Aluminiummaterialien zeigen in Batterien vielversprechende Leistung
Ein Forscherteam des Georgia Institute of Technology verwendet momentan Aluminiumfolie, um Batterien mit höherer Energiedichte und größerer Stabilität herzustellen. Das neue Batteriesystem wurde unlängst in der Zeitschrift Nature Communications beschrieben.
Die Fachseite Scitechdaily schreibt, die Methode könnte es Elektrofahrzeugen ermöglichen, mit einer einzigen Ladung länger zu fahren. Zudem soll das System umweltschonender und günstiger in der Herstellung sein.
Seit den späten 1980er Jahren haben Lithium-Ionen-Batterien die Welt erobert und sind bis heute führend. Vor allem in Smartphones, Laptops und Elektrofahrzeugen kommen sie zum Einsatz. Die Ansprüche an die Ausdauer von Batterien, gerade für die nächste Generation von Langstreckenfahrzeugen und Elektroflugzeugen, sind allerdings größer geworden.
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„Wir sind immer auf der Suche nach Batterien mit höherer Energiedichte, die es Elektrofahrzeugen ermöglichen würden, mit einer Ladung längere Strecken zurückzulegen“, schreibt Matthew McDowell. Er ist Professor an der George W. Woodruff School of Mechanical Engineering. Es sei interessant, so McDowell, dass man Aluminium als Batteriematerial verwenden kann. Es sei kostengünstig, gut recycelbar und leicht zu verarbeiten.
Scitechdaily schreibt, dass Forscher:innen das Potenzial von Aluminium bereits in den 1970er Jahren erkundet haben – jedoch ohne durchschlagenden Erfolg. Festkörperbatterien sollen dies ändern. Während Lithium-Ionen-Batterien eine Flüssigkeit enthalten, die zu Bränden führen kann, enthalten Festkörperbatterien ein festes Material, das nicht brennbar und daher wahrscheinlich sicherer ist, schreibt die Fachseite.
Das Forschungsteam, das mit einem führenden Hersteller von Aluminium und dem größten Aluminium-Recycler der Welt für das Projekt zusammenarbeitet, habe gewusst, dass Aluminium viele Vorteile im Einsatz in der Anode von Batterien mit sich bringen würde, reines Aluminium sei allerdings ungeeignet gewesen.
Die Lösung: Sie benutzten kein reines Aluminium für die Folien. Stattdessen fügten sie dem Aluminium kleine Mengen anderer Materialien hinzu, um Folien mit bestimmten Mikrostrukturen oder Anordnungen verschiedener Materialien zu erzeugen. Mehr als 100 Materialien wurden getestet.
„Wir mussten ein Material finden, das die grundlegenden Probleme von Aluminium als Batterieanode löst“, schreibt Yuhgene Liu, Doktorand in McDowells Labor und Erstautor der Studie. „Unsere neue Aluminiumfolienanode zeigte eine deutlich verbesserte Leistung und Stabilität, wenn sie in Festkörperbatterien eingesetzt wurde, im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien.“
