Dank Lithium-Schwefel Akkuzellen könnten Elektroautos 4 mal so weit fahren

Dank Lithium-Schwefel Akkumulatoren könnten Elektroautos vier mal so weit, als mit Lithium-Ionen Akkuzellen vergleichbarer Größe fahren. So könnte man mit dem Elektroauto Tesla Model S knapp 2.000 Kilometer weit fahren, ohne eine Ladepause einlegen zu müssen.

Bildquelle: PNNL - Pacific Northwest National Laboratory
Bildquelle: PNNL – Pacific Northwest National Laboratory

Die Forscher des Department of Energy Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) experimentieren mit Lithium-Schwefel Akkuzellen, so haben sie ein Nanomaterial entwickelt, welches die Kathoden mit einem metallorganischen Gerüst umgibt, welches zu einer längeren Haltbarkeit der Akkuzellen führen soll.
Denn das momentane Problem an diesem Akkutyp ist, dass sich die Kathoden während der Ladezyklen ausdehnen und diese so immer poröser wurden und sich weiter aufgelöst haben, was dazu führt, dass die Akkuzellen nicht mehr richtig funktionieren.

So schreiben die Wissenschaftler ihre Arbeit in der Zeitschrift Nano Letters, welche am 4. April veröffentlicht worden ist.

 Xiao Jie (Chemiker des Department of Energy Pacific Northwest National Laboratory) sagte:

„Lithium-Schwefel-Batterien haben das Potenzial, Elektrofahrzeuge von morgen mit Strom zu versorgen, aber derzeit dauert der Aufladevorgang relativ lange.“

Heute werden als Energiespeicher für Elektroautos in der Regel Lithium-Ionen-Akkuzellen eingesetzt, dies ist derzeit für die meisten Stromer der beste Kompromiss aus Gewicht, Speichervermögen und Sicherheit

Dies ist ein Modell von dem Metall-organischen Gerüst, welches die Kathoden der Lithium-Schwefel Akkuzellen schützen soll. Bildquelle: PNNL - Pacific Northwest National Laboratory
Dies ist ein Modell von dem Metall-organischen Gerüst, welches die Kathoden der Lithium-Schwefel Akkuzellen schützen soll. Bildquelle: PNNL – Pacific Northwest National Laboratory

Als einer der vielversprechendsten Nachfolger von Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden Lithium-Schwefel-Akkus gehandelt, diese können bis zu viermal mehr Energie als Lithium-Ionen-Batterien mit einer vergleichbaren Größe speichern.
Dies würde ermöglichen, dass man mit Elektrofahrzeuge mit einer einzigen Ladung viel weiter fahren kann, ohne einen Ladestopp einlegen zu müssen.
Der Nachteil von Lithium-Schwefel-Batterien ist, dass sie im Vergleich zu den Lithium-Ionen Akkuzellen über eine viel kürzere Lebensdauer verfügen, da sie derzeit nicht so oft wie Lithium-Ionen-Batterien aufgeladen werden können.

Derzeit ist eines der Hauptprobleme bei den Lithium-Schwefel-Batterien, dass die schwefelhaltigen Kathoden langsam zerfallen, da sie sich bei dem Ladevorgang ausdehnen und dann wieder kleiner werden – so wird die Kathode porös und zerfällt immer mehr.
Dadurch, dass die Kathode immer weiter zerfällt, kann die Akkuzelle immer weniger Strom abgeben und auch speichern.

Neue Materialien für bessere Batterien

Weltweit versuchen Forscher bessere Materialien für die Batteriekomponenten zu entwickeln, so soll die Lebensdauer von Lithium-Schwefel-Batterien erhöht werden und sie sollen später auch überall eingesetzt werden können.

Die Wissenschaftler die Kathoden haltbarer machen, in dem sie ihnen ein Nanogerüst verpassen, welches die Kathode besser schützen soll.

Es ist noch ein langer Weg

Bis die Lithium-Schwefel-Akkuzellen in Elektroautos Verwendung finden, ist dies laut Forschern noch ein langer Weg. So schätzen manche, dass es noch 10 bis 30 Jahre dauern kann.

Derzeit halten die besten Prototypen der Schwefelakkuzellen (von der Stanford Universität) bis zu 1.000 Ladezyklen aus und verfügen dann über etwa 70 Prozent ihrer Kapazität, Lithium-Ionen Akkuzellen verfügen je nach Hersteller nach  bis zu 3.000 Ladezyklen noch über eine Kapazität von ca. 80 Prozent.
In den Labortests der PNNL verfügen die Schwefel-Batterien nach 100 Lade- und Entladezyklen über eine Kapazität von 89 Prozent.

Der Vorteil der Schwefelakkus ist auch, dass die Materialien viel günstiger als die der LiOn-Akkus sind.

Via: PNNL

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Kai

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7 Gedanken zu „Dank Lithium-Schwefel Akkuzellen könnten Elektroautos 4 mal so weit fahren

  • 20. April 2014 um 11:08
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    Wenn man mehr Kapazität hat muss man doch auch weniger Laden (besonders Komplettladung (was ja ein Zyklus ist) würde vermieden größstenweits und man könnte selbst mit 1000 Zyklen weit kommen da. Nächste ist wenn es günstiger in der Herstellung ist dann würde ja Akku für Appel und ein Ei geben dann. Wenn man jetzt bei 95 Euro pro KWH bei Tesla bei Lithium-Akkus angekommen ist schon.

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  • 20. April 2014 um 11:53
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    Wenn ich den vergleich mit dem Tesla mache
    500km x 3.000 Ladezyklen bin ich auf 1.500 000 km und habe dann immer noch 80% der Leistung (400km)

    Mit den neuen Akkus
    2.000km x 1.000 Ladezyklen bin ich auf 2.000 000 km und eine Leistung von 70% (1.400km)
    wenn die Akkus auchnoch günstiger sind hat man so schon Gewonnen, wenn Sie es schaffen die lebensdauer auf 3.000 Ladezyklen zu bringen dat man doppelten Gewinn

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  • 20. April 2014 um 12:04
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    jo wer rechnen kann ist in vorteil, danke so hatte ich das gerade nicht gesehen gehabt. dann würde sich ja das heute schon lohnen.

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  • Pingback:Deutscher Auto Blogger Digest vom 20.04.2014 › "Auto .. geil"

  • 22. April 2014 um 15:55
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    sehe, es haben sich noch andere gewundert, was an der Performance dieses Akkus eigentlich schlecht sein soll und man deshalb wieder ominöse Markteinführungen von 10 – 30 Jahre ansetzt. Und billiger soll er auch sein. Auf den Markt damit. Aber dann kämen wir ja an die Reichweiten von Benzinern ran und das ginge nun wirklich nicht. Bis es einer trotzdem machte und die, die dachten, sie könnten den Markt kontrollieren, hätten das Nachsehen. Ich bin gespannt.
    Euer Starkstrompilot

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  • 23. April 2014 um 12:53
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    …warscheinlich hat die Öl-Lobby auch ein Stückchen mitzureden. Vielleicht sind in 30Jahren die Ölreseerven versiegt.
    Ich finde auch, daß die Daten der neuen Schwefelbatterien jetzt schon der absolute Hammer sind… warum dann warten?
    Da, soweit ich weiss, bei Daimler Kuwait und Arabische Emirate Großaktionäre sind, werden die einen Teufel tun sich mit der Materie zu beschäftigen… bei den anderen Großkonzernen wird es ähnlich aussehen.
    Die einzige Hoffnung für mich ist Elon Musk… aber warscheinlich klopfen auch die bald an seiner Tür.

    Euer Peter (Peugeot 106 Elektrik fahrer)

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  • 14. Juni 2014 um 14:37
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    weiß einer welcher Professor für die Entwicklung des Akkus zuständig ist? Wüsste man dies, könnte man nachfragen warum er denn Akku nicht jetzt schon auf den Markt bringt. Selbst wenn dieser nicht Antwortet kann man immer noch zur Zeitung gehen. Problem ist nur, jemand von uns müsste sich verantwortlich Fühlen und die Sache in die Hand nehmen ohne zu denken, dass das schon jemand anders macht. Bystander Effect lässt grüßen.

    Gruß

    Ich

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