Die jüngsten Kälteeinbrüche in der Arktisregion der Vereinigten Staaten haben Probleme für Besitzer von Elektrofahrzeugen (EV) verursacht. Die Behörden haben von schnellem Batterieverlust, langen Warteschlangen an Ladestationen und sogar von Abschleppen von Fahrzeugen berichtet, die keine Energie mehr hatten. Eine von norwegischen Pannenhilfen durchgeführte Studie hat jedoch gezeigt, dass Elektrofahrzeuge im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor viel weniger anfällig für Ausfälle bei extrem kalten Bedingungen sind.
Dennoch beeinträchtigen Bedenken hinsichtlich der Reichweite und Haltbarkeit von Lithium-Ionen-Batterien nach wie vor den Verkauf von Elektroautos. Eine im letzten Jahr von Ipsos durchgeführte Studie ergab, dass neben den Kosten der Mangel an Ladestationen und die kurze Batterielebensdauer die Hauptfaktoren sind, die die Entscheidungen der Verbraucher beeinflussen. Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Harvard University hat jedoch kürzlich einen Durchbruch in der Festkörper-Batterietechnologie bekannt gegeben, mit der Batterien in der gleichen Zeit wie das Betanken eines Autos aufgeladen werden können.
Derzeit nutzen Elektroautos, Laptops und andere elektronische Geräte flache Lithium-Ionen-Batterien, bekannt als „Pouch-Zellen“. Die Leistung dieser Batterien ist jedoch bei größeren Maschinen begrenzt. Es gibt auch Hinweise darauf, dass solche Batterien anfällig für Verbrennungen sein können. Zahlreiche Unternehmen, darunter Volkswagen und Toyota, arbeiten daher daran, Festkörper-Batterien als Lösung einzusetzen. Die Harvard-Forscher haben die Entwicklung einer neuen „Festkörper“-Batterie angekündigt, die in der Zeit, in der ein Autotank aufgefüllt wird, aufgeladen werden kann und mindestens 6.000 Ladezyklen aushält.
Die von dem Harvard-Team entwickelte Batterie, die viel kleiner ist als ein Standardbriefumschlag, behielt nach 6.000 Ladezyklen 80% ihrer Kapazität und zeigte eine gute Leistung bei niedrigen Temperaturen. Diese Batterie übertrifft andere auf dem Markt erhältliche Festkörper-Batterien, da die Wissenschaftler eine neue Herstellungsmethode mit einer Lithium-Metall-Anode entdeckt haben, die eine zehnfach höhere Kapazität als die Graphen-Anode herkömmlicher kommerzieller Batterien aufweist. Den Harvard-Forschern gelang es, die Hauptherausforderung bei Festkörper-Batterien zu überwinden – die dendritenähnlichen Strukturen, die von der Anodenoberfläche zum Elektrolyten wachsen können und den Separator durchstechen und so zu einem Kurzschluss oder sogar zur Entzündung der Batterie führen können.
Eine verlängerte Batterielebensdauer, die derjenigen von 30 Jahren entspricht, könnte die Kosten für Elektroautos erheblich senken. Darüber hinaus eröffnet die Möglichkeit des Schnellladens der Batterie neue Perspektiven für ihren Einsatz in anderen Bereichen, wie z.B. elektrischen Flugzeugen, die eine große Menge Energie für den Start benötigen.
Dr. Xin Li, Professor für Materialwissenschaften an der Harvard University, beschrieb Festkörper-Batterien als den „Heiligen Gral“. Er erklärte: „Die Leitfähigkeit bei Festkörper-Batterien ist besser als bei Flüssigkeitsbatterien, und sie sind sicher – nicht brennbar.“ Dr. Li leitet derzeit Adden Energy, ein Unternehmen, das Festkörper-Batterietechnologie für die Massenproduktion entwickelt. Das Unternehmen hat bereits erfolgreiche Tests seiner Batterie mit einem amerikanischen Automobilhersteller durchgeführt.
Dank der Fortschritte in der Festkörper-Batterietechnologie wird die Elektrifizierung des Verkehrs zunehmend realistischer. Die US-Regierung hat 6 Milliarden Dollar in die Entwicklung einer heimischen Batteriematerial-, Produktions- und Speicherindustrie investiert, mit dem Schwerpunkt auf dem Übergang von fossilbrennstoffbezogenen Energiequellen zur Elektrifizierung. Der Durchbruch in der Festkörper-Batterietechnologie könnte eine entscheidende Rolle bei der Erreichung von klimawandelbezogenen Zielen spielen.
FAQ:
1. Mit welchen Problemen hatten Elektrofahrzeugbesitzer während der kürzlichen Kälteeinbrüche in der Arktisregion der Vereinigten Staaten zu kämpfen?
2. Hat die Forschung gezeigt, dass Elektrofahrzeuge in extrem kalten Bedingungen anfälliger für Ausfälle sind als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor?
3. Welche Faktoren beeinflussen die Entscheidungen der Verbraucher neben den Kosten beim Kauf von Elektroautos?
4. Welche neue Batterietechnologie kann in der gleichen Zeit wie das Betanken eines Autos aufgeladen werden?
5. Welche Vorteile bringt die Verlängerung der Ladezeit von Festkörper-Batterien mit sich?
6. Welche Herausforderungen mussten überwunden werden, um die neue Festkörper-Batterie zu entwickeln?
7. Welches Unternehmen leitet Dr. Xin Li von der Harvard University und wie waren die Ergebnisse ihrer Batterietests?
8. Wie kann die Elektrifizierung des Verkehrs durch Fortschritte in der Festkörper-Batterietechnologie vorangetrieben werden?
9. Neben der Automobilindustrie, welche anderen Branchen können von Festkörper-Batterien profitieren?
10. Welche klimawandelbezogenen Ziele können dank Fortschritten in der Festkörper-Batterietechnologie erreicht werden?
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