Batterie-News heute

Die Batterietechnologie schreitet weiterhin rasant voran. Der neueste Trend sind Wasser- und Wasserstoffbatterien, die länger halten und weniger kosten.

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In Laboren auf der ganzen Welt wird weiterhin nach langlebigeren, leistungsstärkeren und kostengünstigeren Batterien gesucht. Der Lithium-Ionen-Akku ist eine wunderbare Sache, aber das Aufladen dauert zu lange, seine Energiedichte ist zu gering und er fängt leicht Feuer. Als ob das nicht genug wäre, ist es auch auf Rohstoffe angewiesen, von denen die Welt einfach nicht genug hat, glaubt man Carlos Tavares, dem CEO von Stellantis.

Die meisten von uns wissen gerade genug über Batterien, um allgemein darüber zu sprechen – es gibt zum Beispiel NMC und LFP –, aber in den Labors der Welt werden Batterien aus den unterschiedlichsten Materialien hergestellt. Bei Texas A&M erforschen Forscher die Verwendung wasserbasierter Elektroden, die den Bedarf an Kobalt und Lithium eliminieren würden – zwei Materialien, die derzeit hauptsächlich aus Quellen außerhalb der USA bezogen werden.

Jodie Lutkenhaus, Chemieingenieurprofessorin an der Texas A&M, und Chemieassistent Daniel Tabor haben ihre Erkenntnisse über lithiumfreie Batterien in Nature Materials in einem Artikel mit dem einprägsamen Titel veröffentlicht: „Die Rolle des Elektrolyten in nicht konjugierten radikalischen Polymeren für metallfreie wässrige Batterien.“ Energiespeicherelektroden.“

In der Zusammenfassung sagen die Forscher: „Redoxaktive, nicht konjugierte radikalische Polymere sind aufgrund der hohen Entladespannung und der schnellen Redoxkinetik der Polymere vielversprechende Kandidaten für metallfreie wässrige Batterien. Über den Energiespeichermechanismus von ist jedoch wenig bekannt.“ Diese Polymere in einer wässrigen Umgebung. Die Reaktion selbst ist komplex und aufgrund der gleichzeitigen Übertragung von Elektronen, Ionen und Wassermolekülen schwer zu lösen. Überraschenderweise kann die Kapazität je nach Elektrolyt um bis zu 1.000 % variieren Ionen ermöglichen eine bessere Kinetik, höhere Kapazität und höhere Zyklenstabilität.“

In einem Blogbeitrag von Texas A&M sagte Lutkenhaus: „Es gäbe keine Batteriebrände mehr, weil sie auf Wasser basieren. Wenn in Zukunft Materialknappheit vorhergesagt wird, wird der Preis für Lithium-Ionen-Batterien deutlich steigen. Wenn wir diese Alternative haben.“ Batterie können wir auf diese Chemie zurückgreifen, wo die Versorgung viel stabiler ist, weil wir sie hier in den Vereinigten Staaten herstellen können und die Materialien für ihre Herstellung hier sind.“

Sie erklärte, dass wässrige Batterien aus einer Kathode, einem Elektrolyten und einer Anode bestehen. Die Kathoden und Anoden sind Polymere, die Energie speichern können, und der Elektrolyt ist Wasser, gemischt mit organischen Salzen. Der Elektrolyt ist durch seine Wechselwirkungen mit der Elektrode der Schlüssel zur Ionenleitung und Energiespeicherung. „Wenn eine Elektrode während des Zyklierens zu stark anschwillt, kann sie die Elektronen nicht mehr gut leiten und man verliert ihre gesamte Leistung. Ich glaube, dass es je nach Wahl des Elektrolyten aufgrund von Quellungseffekten einen Unterschied von 1.000 % in der Energiespeicherkapazität gibt.“ "

Laut ihrem Artikel sind redoxaktive, nicht konjugierte radikalische Polymere (Elektroden) aufgrund der hohen Entladespannung und der schnellen Redoxkinetik der Polymere vielversprechende Kandidaten für metallfreie wässrige Batterien. Die Reaktion ist komplex und aufgrund der gleichzeitigen Übertragung von Elektronen, Ionen und Wassermolekülen schwer zu lösen.

„Theorie und Experiment arbeiten oft eng zusammen, um diese Materialien zu verstehen. Eines der neuen Dinge, die wir in dieser Arbeit rechnerisch machen, ist, dass wir die Elektrode tatsächlich auf mehrere Ladezustände aufladen und sehen, wie die Umgebung auf diese Aufladung reagiert“, sagt Tabor sagte.

„Wir würden unsere Simulationen gerne auf zukünftige Systeme ausweiten. Wir mussten unsere Theorie bestätigen, welche Kräfte diese Art der Injektion von Wasser und Lösungsmittel antreiben“, fügte er hinzu. „Mit dieser neuen Energiespeichertechnologie ist dies ein Vorstoß für Lithium-freie Batterien. Wir haben ein besseres Bild auf molekularer Ebene darüber, was dazu führt, dass einige Batterieelektroden besser funktionieren als andere, und das gibt uns starke Hinweise darauf, wo es beim Materialdesign weitergehen muss.“ ."

Letzten Oktober haben wir unseren Lesern von EnerVenue erzählt, einem Unternehmen, das eine Nickel-Wasserstoff-Batterie mit einer extrem langen Lebensdauer von 30 Jahren herstellt. Sie sind nicht für den Automobileinsatz gedacht, sondern für Energiespeicherzwecke optimiert. Das Unternehmen bietet Entwicklern von Batteriespeichern einen einzigartigen Vorteil. Das Unternehmen garantiert, dass die Energiespeicherkapazität seiner Batterien 20 Jahre lang um nicht mehr als 12 % sinken wird. Die Lebensdauer der EnerVenue-Batterie beträgt 30 Jahre und 30.000 Lade-/Entladezyklen.

Am 28. März kündigte das Unternehmen den Bau einer neuen 1 Million Quadratmeter großen Fabrik in Shelby County, Kentucky, östlich von Louisville, an. Die erste Phase des Projekts wird eine jährliche Produktion von einer Gigawattstunde liefern. EnerVenue geht davon aus, mehr als 1 Milliarde US-Dollar zu investieren, um in den folgenden Phasen die Produktion seiner inländischen Produktionsstandorte auf über 20 Gigawattstunden pro Jahr zu steigern.

„Die Ansiedlung der Gigafabrik von EnerVenue in Kentucky ist ein Gewinn für das Commonwealth“, sagte Gouverneur Andy Beshear. „Unsere Führung hat der Schaffung hochwertiger Arbeitsplätze in der Region Priorität eingeräumt, und dies ist ein weiteres Beispiel dafür, dass sich diese Bemühungen auszahlen.“

Es wird erwartet, dass die neue Fabrik in der ersten Phase des Produktionsanlaufs 450 Vollzeitarbeitsplätze schaffen wird. Shelby County bot EnerVenue ein großzügiges langfristiges Anreizpaket an, das Grund- und Lohnsteuerrückerstattungen in Höhe von insgesamt 20 Millionen US-Dollar über einen Zeitraum von 25 Jahren umfasste, was den erheblichen Investitionen des Unternehmens vor Ort entspricht. Der Bundesstaat Kentucky bot EnerVenue außerdem Steueranreize in Höhe von mehr als 10,3 Millionen US-Dollar für die erste Phase des Unternehmensausbaus an. Die Steuerrückerstattungen werden dazu beitragen, das Wachstum im Landkreis zu unterstützen und Anreize für die künftige Entwicklung zu schaffen, da die Gigafactory erweitert wird und zusätzliche Arbeitsplätze schafft.

EnerVenue gibt an, dass die Nachfrage nach seinen sicheren, langlebigen und vielseitigen Speichergeräten für saubere Energie weiterhin zunimmt. Derzeit liegen Zusagen für eine Kapazität von mehr als 7 GWh vor.

„Da das Kundeninteresse an der Speichertechnologie von EnerVenue stark zunimmt, freuen wir uns, die Batterieproduktion mit unserer neuen hochmodernen Gigafabrik in Shelby County erheblich zu steigern“, sagte Jörg Heinemann, CEO von EnerVenue. „Nach einem landesweiten Prüfverfahren erwies sich Kentucky als die ideale Wahl für den Bau unserer neuen Anlage. Die Landes- und Bezirksregierungen waren bestrebt, Arbeitsplätze in der Produktion und im Bereich saubere Energie in der Region zu schaffen, und wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit ihnen beim Ausbau unserer Betriebe.“ ." Die neue Fabrik wird voraussichtlich Ende dieses Jahres mit der Produktion beginnen.

EnerVenue hat kürzlich die zweite Generation seiner großformatigen Batterietechnologie auf den Markt gebracht – die Energiespeichergefäße genannt – die skalierbarere und anpassbarere Konfigurationen ermöglichen. Das Unternehmen sichert seine Produkte mit einer Capacity Assurance-Garantie ab, die Kunden eine unkomplizierte erweiterte Garantie von 20 Jahren/20.000 Zyklen bietet, die verspricht, dass die Geräte während der Garantiezeit 88 % oder mehr ihrer Nennkapazität behalten.

„Seit Jahren fordert der stationäre Speichermarkt eine einfache, langfristige Kapazitätsgarantie“, sagt Randy Selesky, Chief Revenue Officer von EnerVenue. „Capacity Assurance liefert das branchenweit beste Versprechen, das die robuste Technologie von EnerVenue ergänzt und unseren Partnern sowohl Betriebsvertrauen als auch Vertragssicherheit bietet.“

Hier ist eine CleanTechnica-Vorhersage direkt aus der C Suite im obersten Stockwerk unseres Büroturms aus Glas und Chrom. Innerhalb von 10 Jahren wird die Lithium-Ionen-Batterie, wie wir sie kennen, zu einem Relikt geworden sein, das nur noch für eine Ausstellung im Smithsonian geeignet ist. Wir können nicht sicher sagen, welche Batterietechnologien bis dahin im Einsatz sein werden, aber unsere Enkelkinder werden mit großen Augen staunen, wenn wir ihnen erzählen, dass wir früher 40 Minuten brauchten, um unsere Elektroautos aufzuladen, und dass die Batteriepreise früher in waren die Hunderte von Dollar pro kWh.

Werden Wasserbatterien oder Wasserstoffbatterien Teil dieser Zukunft sein? Wetten Sie nicht dagegen.

Steve schreibt über die Schnittstelle zwischen Technologie und Nachhaltigkeit von seinem Zuhause in Florida oder wo auch immer die Macht ihn hinführen könnte. Er ist stolz darauf, „aufgewacht“ zu sein, und es ist ihm völlig egal, warum das Glas zerbrochen ist. Er glaubt leidenschaftlich an das, was Sokrates vor 3000 Jahren sagte: „Das Geheimnis des Wandels besteht darin, seine ganze Energie nicht auf den Kampf gegen das Alte, sondern auf den Aufbau des Neuen zu konzentrieren.“

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