Ein revolutionärer Batteriedurchbruch könnte es Elektrofahrzeugen ermöglichen, mit einer einzigen Ladung 545 Meilen 878 km von Sydney nach Melbourne zu fahren. Die bescheidene Zutat, die die Entdeckung ermöglichte? Ein Löffel Zucker.
Einfach durch das Hinzufügen der "geheimen" Substanz hat ein Forscherteam der Monash University einen leichteren und nachhaltigeren Konkurrenten geschaffen, der laut Lithium-Ionen-Batterien länger hälteine Pressemitteilung der Universität.
Heute verwenden unsere Elektrofahrzeuge und Mobiltelefone hauptsächlich Lithium-Ionen-Batterien, die aus giftigen und exotischen Materialien wie Kobalt, Nickel und Mangan hergestellt werden, die weltweit immer knapper werden. Lithium-Schwefel-Batterien andererseitsAndererseits verwenden sie billigere und reichlichere Materialien, die zwei- bis fünfmal mehr Energie pro Kilogramm aufnehmen als Lithium-Ionen, die jedoch beim Wiederaufladen schnell abgebaut werden, da die positive Schwefelelektrode unter erheblicher Ausdehnung und Kontraktion leidet und sie schwächt und macht.unzugänglich für Lithium. Außerdem wurde die negative Lithiumelektrode durch Schwefelverbindungen verunreinigt.
Diese neue Studie beleuchtet eine mögliche Lösung für dieses Problem. Das Team der Monash University hat einen Weg gefunden, Lithium-Schwefel-Batterien herzustellen, die 1.000 Mal wiederaufgeladen werden können, so die in der Zeitschrift veröffentlichte Studie.Naturkommunikation und sie sagen, die Batterien kosten in der Herstellung wesentlich weniger als Lithium-Ionen-Äquivalente.
Das Monash-Team hatte letztes Jahr gezeigt, dass sie die Struktur der Schwefelelektrode öffnen können, um eine Expansion zu ermöglichen und Lithium besser zugänglich zu machen. In ihrer neuesten Forschung konnten sie den Schwefel stabilisieren und verhindern, dass er sich bewegt und dieLithiumelektrode durch Einbau von Zucker in die netzartige Architektur der Elektrode.
Die Forscher bauten Testzellen-Prototypen, die eine Lade-Entlade-Lebensdauer von mindestens 1.000 Zyklen zeigten und dabei deutlich mehr Kapazität als vergleichbare Lithium-Ionen-Batterien beibehielten.
Die Forscher glauben, dass sie einen Batterie-Prototyp konstruieren können, der zwei- bis dreimal mehr Energie speichern kann als eine Lithium-Ionen-Batterie gleicher Größe, und dass diese Batterien billiger in der Herstellung wären als Lithium-Ionen-Batterien, da sie billige undreichlich Schwefel.
"In weniger als einem Jahrzehnt könnte diese Technologie zu Fahrzeugen wie Elektrobussen und Lastwagen führen, die ohne Aufladen von Melbourne nach Sydney fahren können. Sie könnte auch Innovationen bei Liefer- und landwirtschaftlichen Drohnen ermöglichen, bei denen geringes Gewicht von größter Bedeutung ist."sagt Erstautor Professor Mainak Majumder, vom Department of Mechanical and Aerospace Engineering und Associate Director des Monash Energy Institute.
Die Forscher geben an, dass sie zwar viele Hürden genommen haben, die langlebigeren Lithium-Schwefel-Batterien im Weg stehen, aber noch weitere Fortschritte machen müssen, um den großtechnischen Einsatz dieser vielversprechenden Technologie zu ermöglichen.