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Batteriechemien durch Quantensensoren schneller evaluieren

UK Quantum Technology Hub
© UK Quantum Technology Hub

Das UK Quantum Technology Hub Sensors and Timing will die Quanten-Magnetometer-Technologie nutzen, um die mikroskopischen Stromflüsse der Batterie genau zu untersuchen. Mit einem solchen Bildgebungsverfahren sollen sich neue wie alte Batteriechemien schneller und besser evaluieren lassen.

Die Batterietechnologie von Fahrzeugen weiterzuentwickeln gilt als Schlüssel dafür, den Zehn-Punkte-Plans der Green Industrial Revolution der britischen Regierung umzusetzen. Dieser Plan sieht unter anderem vor, den Verkauf von benzin- und dieselbetriebenen Neuwagen bis 2030 einzustellen. Um diese und andere nationale und internationale Ziele zur Verringerung des Kohlendioxidausstoßes zu erreichen, sind umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in diesen Bereichen dringend erforderlich.

Ein neues Projekt mit dem Ziel, Quantentechnologie zu nutzen, um die Leistung von Fahrzeugbatterien zu verbessern, erhält nun Fördermittel aus dem Partnership Resource Funding und fließt an das von der Universität Birmingham geleitete UK Quantum Technology Hub Sensors and Timing. Das Projekt, das von Forschern der Universität von Sussex geführt wird, befasst sich mit der Notwendigkeit, die Energiedichte, Langlebigkeit und Sicherheit von Batterien zu erhöhen. Erstmals werden dabei Quantensensoren eingesetzt. Die erhöhte Energie- und Leistungsdichte der Batterien kann auch genutzt werden, um die Elektrifizierung des Transportwesens fortzuführen, beispielsweise durch den Umstieg auf elektrisch betriebene Flugzeuge.

Peter Krüger, Professor für Experimentelle Physik an der Universität von Sussex, erklärte: »Wir hoffen, durch dieses Projekt neue Batterietechnologien zu entwickeln, weil wir die Leistungsfähigkeit von Batterien besser verstehen. Indem wir die Energiedichte, die Fertigungskosten, die Lebensdauer und die Sicherheit von Batterien verbessern, hoffen wir, die Kohlendioxidemissionen und die Entstehung von Abfällen weltweit zu reduzieren.«

Das Projekt, an dem auch die Universitäten von Strathclyde und Edinburgh als Teil des Konsortiums beteiligt sind, soll dazu die bestehende hochempfindliche Quanten-Magnetometer-Technologie in ein industrietaugliches Bildgebungsgerät übersetzt werden, um die mikroskopischen Stromflüsse der Batterie genau zu untersuchen. Diese Technologie soll es ermöglichen, neue und bestehende Batteriechemien schnell zu bewerten, um die Entwicklung einer besseren Batterietechnologie zu beschleunigen. Das Ziel besteht darin, kleine, tragbare Systeme mit niedriger Stromaufnahme zu entwickeln, die keine Infrastruktur und minimale Betriebskosten erfordern und sich kosteneffizient herstellen lassen.

Darüber hinaus werden die Wissenschaftler eng mit den Firmen CDO2, Magnetic Shields und QinetiQ zusammenarbeiten, um einen brauchbaren Prototypen eines Sensors zu entwickeln, der dann der Industrie zur kommerziellen Nutzung übergeben wird. Insbesondere wird Magnetic Shields die erforderliche rauschfreie magnetische Umgebung bereitstellen, damit die Sensortechnologie mit bisher unerreichter Empfindlichkeit getestet werden kann. David Woolger, Geschäftsführer von Magnetic Shields, kommentierte: »Wir freuen uns, die notwendigen Gerätschaften und Anlagen zur Verfügung zu stellen, um die Entwicklung dieser bildgebenden Technologie zu unterstützen, und freuen uns auf die nächsten Schritte zur kommerziellen Nutzung.«

Innovationen bei Magnetometern werden auch in anderen Bereichen des Quantum Technology Hub neue Synergieeffekte hervorrufen, zum Beispiel in der biomedizinischen Bildgebung.

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