Wöchentlicher Technologie-Talk: Lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit – Lithiumbatterien haben eine vielversprechende Zukunft

In den letzten Jahren ist mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen und dem dringenden Bedarf an großflächigen Energiespeichern für die Erzeugung erneuerbarer Energien die Entwicklung sicherer, leistungsstarker und langlebiger Lithium-Ionen-Batterien in den Fokus der wissenschaftlichen Forschung gerückt.

Lithium-Ionen-Batterien sind das Sekundärbatteriesystem mit der derzeit besten Gesamtleistung. Sie zeichnen sich durch hohe Betriebsspannung, hohe Energiedichte, lange Lebensdauer, keinen Memory-Effekt und Umweltfreundlichkeit aus. Es handelt sich um eine umweltfreundliche, energiereiche Batterie, die in tragbaren elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen und Laptops weit verbreitet ist und nach und nach auch in den Bereichen Elektrowerkzeuge, Antriebsbatterien für Elektrofahrzeuge und große Energiespeicherbatterien Verwendung findet.

Die elektrochemische Leistung von Lithium-Ionen-Batterien hängt eng mit der Struktur und den Eigenschaften der Elektrodenmaterialien zusammen. Die Wahl des Elektrodenmaterials bestimmt maßgeblich die Leistungsfähigkeit der Batterie. Das von Professor Du Chunyu von der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Chemie des Harbin Institute of Technology geleitete Projekt „Schlüsseltechnologien und industrielle Anwendungen für hochzuverlässige und langlebige Lithium-Ionen-Batterien“ gewann 2020 den zweiten Preis des National Science and Technology Progress Award. Das Projekt zielt auf wichtige nationale Bedürfnisse ab. Es beginnt auf drei Ebenen: mehrstufige Regulierung der Elektrodenmaterialien, integriertes Design der Batteriestruktur und vollprozessuale Konstruktion der Fertigungstechnologie. Es wurden systematische Grundlagenforschung und originelle technologische Innovationen durchgeführt, eine Reihe grundlegender technologischer Durchbrüche erzielt und ein positives Elektrodenmaterialsystem sowie ein Produktionsverfahren einschließlich Vorläufersynthese, Materialaufbereitung und Modifikationstechnologie konstruiert. Das Unternehmen hat eine integrierte, batteriebasierte Wärmeleitstruktur und Versiegelungstechnologie erfunden und die wichtigsten technischen Probleme bei der Verbesserung der Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Lithium-Ionen-Batterien gelöst.

Im Zuge der dualen CO2-Ziele steigt die Nachfrage der Menschen nach sauberer und erneuerbarer Energie weiter an. Allerdings muss erneuerbare Energie wie Sonnenenergie, Windenergie und Wasserkraft vor ihrer Nutzung in Sekundärenergie wie Elektrizität umgewandelt werden, was das wissenschaftliche Problem der Energiespeicherung aufwirft. Wissenschaftler sind allgemein davon überzeugt, dass die Entwicklung von Energiespeichertechnologien und langlebigen Lithium-Ionen-Batterien die entscheidende Waffe zur Lösung des wahren Problems der zeitlichen und räumlichen Diskrepanz zwischen natürlicher erneuerbarer Energie und dem Strombedarf darstellt.

Das Projekt „Schlüsseltechnologien und industrielle Anwendungen von hochzuverlässigen und langlebigen Lithium-Ionen-Batterien“ wurde erfolgreich in nationalen Kommunikations-, Navigations- und anderen Luft- und Raumfahrtprojekten eingesetzt und hat Durchbrüche und Anwendungen bei den Weltraum-Lithium-Ionen-Batterien meines Landes erzielt. Darüber hinaus wird es in großem Umfang in Kommunikationsbasisstationen, Smartphones, Tablets, Drohnen und anderen Bereichen eingesetzt und fördert so die Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterietechnologie.

Text: Zhu Yehua, stellvertretender Herausgeber des Science and Technology Herald und Doktor der Tsinghua-Universität

Gutachter: Ge Ben, Außerordentlicher Professor, Fakultät für Maschinenbau, Elektrotechnik und Informationstechnik, China University of Mining and Technology (Peking)

Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Xinhuanet

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