Neue Woche und neue Batterie: LeydenJar hat Siliziumanoden und 170-Prozent-Batterien. ist anwesend
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Das niederländische Unternehmen LeydenJar (polnische Leyden-Flasche) prahlte damit, eine serienreife Siliziumanode für Lithium-Ionen-Zellen entwickelt zu haben. Dadurch lässt sich die Zellkapazität im Vergleich zu Standardlösungen mit Graphitanoden um bis zu 70 Prozent steigern.
Silizium statt Graphit in Anoden ist ein schöner Vorteil, aber ein schwieriger Faktor.
Inhaltsverzeichnis
- Silizium statt Graphit in Anoden ist ein schöner Vorteil, aber ein schwieriger Faktor.
- LeydenJar: Und wir haben Silizium stabilisiert, ha!
- Das Problem mit der Ausdauer bleibt bestehen
Silizium und Kohlenstoff gehören zur gleichen Gruppe von Elementen: den kohlenstoffhaltigen Elementen. Kohlenstoff in Form von Graphit wird in den Anoden von Lithium-Ionen-Zellen verwendet, es wird jedoch schon lange nach einer Möglichkeit gesucht, ihn durch ein billigeres und vielversprechenderes Element zu ersetzen – Silizium. Siliziumatome bilden eine lockerere und porösere Struktur. Und je poröser die Struktur, desto größer das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, desto mehr Stellen können Lithium-Ionen fixieren.
Mehr Platz für Lithium-Ionen bedeutet mehr Anodenkapazität. Das heißt, eine größere Batteriekapazität, in der eine solche Anode verwendet wird.
Das zeigen theoretische Berechnungen Eine Siliziumanode kann zehnmal (zehnmal!) mehr Lithiumionen speichern als eine Graphitanode. Dies hat jedoch seinen Preis: Während sich Graphitanoden beim Laden leicht ausdehnen, kann eine geladene Siliziumanode bis zum Dreifachen (300 Prozent) anschwellen!
Wirkung? Das Material bröckelt, das Glied verliert schnell seine Tragfähigkeit. Mit einem Wort: Es kann weggeworfen werden.
LeydenJar: Und wir haben Silizium stabilisiert, ha!
In den letzten etwa zehn Jahren ist es möglich geworden, Graphit teilweise mit Silizium anzureichern, um zumindest einige Prozent der zusätzlichen Energie zurückzugewinnen. Solche Systeme wurden mit verschiedenen Nanostrukturen stabilisiert, damit der Effekt des Siliziumgitterwachstums die Zellen nicht schädigt. LeydenJar gibt an, eine Methode zur Verwendung von Anoden entwickelt zu haben, die vollständig aus Silizium bestehen.
Das Unternehmen hat Siliziumanoden in handelsüblichen Kits getestet, beispielsweise mit NMC 622-Kathoden. spezifische Energie 1,35 kWh/lwährend die im Tesla Model 2170/Y verwendeten 3-Zellen rund 0,71 kWh/L bieten. Laut LeydenJar ist die Energiedichte um 70 Prozent höher, was bedeutet, dass eine Batterie einer bestimmten Größe 70 Prozent mehr Energie speichern kann.
Übertragen auf das Tesla Model 3 Long Range: Statt echter 450 Kilometer könnte die Flugreichweite mit einer einzigen Ladung 765 Kilometer erreichen.. Kein Batterie-Upgrade.
Das Problem mit der Ausdauer bleibt bestehen
Leider sind LeydenJars auf Siliziumanodenbasis nicht perfekt. Sie konnten überleben über 100 Arbeitszyklen в Lade-/Entladeleistung 0,5C. Der Industriestandard liegt bei mindestens 500 Zyklen, und bei 0,5 °C müssen selbst nicht so komplizierte Lithium-Ionen-Zellen 800 Zyklen oder mehr aushalten. Deshalb arbeitet das Unternehmen daran, die Lebensdauer der Zellen zu erhöhen.
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Anmerkung des Herausgebers www.elektrowoz.pl: Wenn wir über Silizium und Graphit in Lithium-Ionen-Zellen sprechen, sprechen wir über Anoden. Wenn wir hingegen von NMC, NCA oder LFP sprechen und manchmal den Begriff „Zellchemie“ verwenden, beziehen wir uns auf Kathoden. Die Zelle besteht aus Anode, Kathode, Elektrolyt und einigen anderen Elementen. Jeder von ihnen beeinflusst die Parameter.
Redaktionelle Anmerkung 2 www.elektrowoz.pl: Der Prozess des Quellens von Siliziumanoden sollte nicht mit dem Quellen von Zellen in Beuteln verwechselt werden. Letztere quellen durch das im Inneren freigesetzte Gas auf, das nicht aus dem Inneren entweichen kann.
Einführungsfoto: Etwas schlagen 😉 (c) LeydenJar. Angesichts des Kontextes beziehen wir uns wahrscheinlich auf die Siliziumanode. Wenn man jedoch auf die Weichheit des Materials achtet (es lässt sich biegen, es kann mit einem Skalpell geschnitten werden), dann haben wir es mit Silikonen zu tun, also mit Polymeren auf Silikonbasis. Was an sich schon faszinierend ist.
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