Bessere EV-Batterien: Die Batterien der nächsten Generation, die schneller aufgeladen werden und nicht überhitzen

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  Quantumrun-Vorausschau
• 30. November 2021

Die Landschaft der Energiespeicherung hat sich dramatisch verändert, mit erheblichen Kostensenkungen und einer verbesserten Leistung von Lithium-Ionen-Batterien. Darüber hinaus bietet der Durchbruch bei Batterien auf Graphenbasis eine überlegene Effizienz, schnelleres Laden und eine erhöhte Speicherkapazität. Diese Fortschritte können zu saubereren Transportmitteln, der Schaffung von Arbeitsplätzen im Bereich sauberer Energie, staatlichen Investitionen in die Ladeinfrastruktur und Innovationen bei der Speicherung erneuerbarer Energien führen.

Besserer Kontext für EV-Batterien

Laut der Forschungsorganisation Our World in Data kostete eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Kapazität von 1991 Kilowattstunde (kWh) im Jahr 1 unglaubliche 7,500 US-Dollar. Um dies ins rechte Licht zu rücken: Wäre der Nissan Leaf, ein beliebtes Elektroautomodell, zu dieser Zeit verfügbar gewesen, hätten allein die Kosten für die Batterie 300,000 US-Dollar betragen. Diese hohen Kosten stellten ein erhebliches Hindernis für die weit verbreitete Einführung von Elektrofahrzeugen (EVs) und anderen Technologien dar, die auf einer effizienten Energiespeicherung basieren.

Allerdings hat sich die Landschaft der Energiespeicherung im Laufe der Jahre aufgrund der rasanten Fortschritte bei Speicherkapazität, Batteriekomponenten und Produktionsmethoden dramatisch verändert. Bis 2018 sanken die Kosten für eine Lithium-Ionen-Batterie gleicher Kapazität um 97 Prozent auf nur noch 181 US-Dollar. Durch diese drastische Kostensenkung sind Technologien, die auf diesen Batterien basieren, wie etwa Elektroautos und erneuerbare Energiesysteme, für ein breiteres Spektrum von Verbrauchern und Unternehmen finanziell zugänglicher geworden.

Neben der deutlichen Kostenreduzierung hat sich auch die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien deutlich verbessert. Im Jahr 1991 konnte ein Liter Batterie nur 200 Wattstunden (Wh) Energie speichern. Bis 2016 könnte die gleiche Batteriemenge jedoch über 700 Wh speichern, also mehr als das Dreifache der Kapazität. Diese Verbesserung der Energiedichte hat kompaktere und effizientere Designs in einer Vielzahl von Technologien ermöglicht, von Elektrofahrzeugen bis hin zu tragbaren Elektronikgeräten, was die Akzeptanz und Wirkung dieser Technologien weiter vorangetrieben hat.

Störende Wirkung

Der Durchbruch in der Batterietechnologie unter Verwendung von Graphen, einem kohlenstoffbasierten Material, hat das Potenzial für tiefgreifende langfristige Auswirkungen an verschiedenen Fronten. Abgesehen von seiner überlegenen Effizienz und Nachhaltigkeit im Vergleich zu Lithium-Ionen-Modellen weist dieser neue Prototyp bemerkenswerte Ladefähigkeiten auf. Tests ergaben, dass die Ladegeschwindigkeit 70-mal schneller ist als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Modellen. Darüber hinaus verfügt es über eine dreimal größere Speicherkapazität, was längere Nutzungszeiten ermöglicht und die Notwendigkeit eines häufigen Aufladens reduziert.

Ein wesentlicher Vorteil dieser auf Graphen basierenden Batterie ist ihre Fähigkeit, ohne Amperebegrenzung zu arbeiten, wodurch das Risiko einer Überhitzung ausgeschlossen ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines Kühlmechanismus, der normalerweise viel Platz innerhalb der Batterie einnimmt. Diese Entwicklung geht auf kritische Bedenken hinsichtlich der Reichweitenangst und der Ladeinfrastruktur ein.

Dieser Durchbruch hat die Aufmerksamkeit von Unternehmen wie UniQuest und Graphene Manufacturing Group (GMG) in Australien erregt, die aktiv nach Möglichkeiten suchen, die Technologie zu erweitern und Graphen-Aluminium-Batterien auf den Markt zu bringen. Das zunehmende Interesse und die zunehmenden Investitionen in diesem Bereich verdeutlichen die wachsende Bedeutung der Herstellung von Batterien, die nicht nur leicht und effizient, sondern auch umweltfreundlich und recycelbar sind. Während Unternehmen weiterhin auf Graphen basierende Batterien verfeinern und optimieren, könnte sich ihre Nutzung über Elektrofahrzeuge hinaus auf verschiedene Branchen erstrecken, beispielsweise tragbare Elektronik, Luft- und Raumfahrt und Speicherung erneuerbarer Energien.

Auswirkungen besserer EV-Batterien

Weitere Auswirkungen besserer Batterien für Elektrofahrzeuge könnten sein:

• Kleinere EV-Batterien, die in wenigen Minuten ausgetauscht oder aufgeladen werden können, treiben auch das Wachstum von EV-Ladestationen voran.
• Weniger Batterien auf Deponien, da EV-Batterien haltbarer werden und leichter recycelt werden können.
• Der Preis von Elektrofahrzeugen sinkt weiter, da die Anzahl und Größe der für diese Fahrzeuge benötigten Batterien abnimmt, während sie immer noch die gleiche Energiespeicherung und Leistungsleistung wie die Batterietechnologie von 2021 aufweisen.
• Ein bedeutender gesellschaftlicher Wandel hin zu saubereren Transportmöglichkeiten, einer Verringerung der Luftverschmutzung und einer Verbesserung der öffentlichen Gesundheit.
• Ein Anstieg der Nachfrage nach Elektrofahrzeugen schafft neue Beschäftigungsmöglichkeiten in der Fertigung, Forschung und Entwicklung im Bereich sauberer Energie.
• Regierungen investieren in die Ladeinfrastruktur und bieten Anreize, um den Übergang zu Elektrofahrzeugen zu beschleunigen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und die Energieunabhängigkeit zu fördern.
• Verkehrsstaus und Lärmbelästigung werden reduziert, was die Lebensqualität der Bewohner verbessert.
• Innovationen bei der Speicherung erneuerbarer Energien ermöglichen die Integration intermittierender Energiequellen wie Sonne und Wind in das Stromnetz und fördern so ein nachhaltigeres und widerstandsfähigeres Energiesystem.
• Ein möglicher Rückgang traditioneller Arbeitsplätze in der Automobilherstellung und ein Anstieg der Nachfrage nach Fachkräften in der Elektrofahrzeugindustrie.

Fragen zu berücksichtigen

• Wie sonst können bessere Batterien Ihr Fahrerlebnis verbessern?
• Gibt es andere Batterietechnologien der nächsten Generation, die Ihrer Meinung nach ein größeres Potenzial haben könnten als Graphen-Aluminium-Batterien?