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Nanotech Energy / Lithium-Ionen-Akkus

Kurzschlussfeste 18650-Rundzellen gehen in Serie

20. Oktober 2020, 08:00 Uhr   |  Ralf Higgelke

Kurzschlussfeste 18650-Rundzellen gehen in Serie
© Nanotech Energy

Nanotech Energy hat angekündigt, diese nicht entflammbaren 18650-Batterien ab dem ersten Quartal 2021 in Großserie herzustellen.

Ab dem ersten Quartal 2021 will Nanotech Energy nicht entflammbare, effiziente und schnell aufladbare Rundzellen des Typs 18650 in Großserie herstellen. Diese basieren auf einem nicht brennbaren Elektrolyt und Graphen, das bei einem internen Kurzschluss die Wärme effizient ableitet.

Lithium-Ionen-Batterien des weit verbreiteten Rundzellentyps 18650, die durch das eingesetzte Graphen den Änderungen des Volumens der Batterieelektroden beim Laden und Entladen standhalten können, hat Nanotech Energy entwickelt. Dadurch sinkt die Gefahr, dass diese im Inneren kurzschließen, erheblich. Dies kann zu einer sicheren und leistungsfähigeren Batterie führen. Darüber hinaus können Batterien auf Basis von Graphen die Kosten und das Gewicht reduzieren, da weniger robuste Sicherheitsgehäuse und Batterie-Management-Systeme (BMS) ausreichen.

Nanotech Energy hat angekündigt, diese 18650-Batterien ab dem ersten Quartal 2021 in Großserie herzustellen. Diese Rundzellen werden unter anderem in Geräten wie Laptops, Elektrowerkzeugen, Elektroautos, Telekommunikationsausrüstung sowie der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Das Unternehmen hat begonnen, Vorbestellungen entgegenzunehmen.

Lithium, wie es in den meisten handelsüblichen Akkus eingesetzt wird, gilt allgemein als Gefahrgut. Durch mechanischen Druck von außen kann die Batterie beschädigt werden, was zu Kurzschlüssen führen kann. In diesem Fall setzt die Batterie schlagartig Energie frei, wodurch die Temperatur innerhalb von Millisekunden um Hunderte von Grad steigt und die Batterie Feuer fängt. Ein Batteriepack eines Elektroautos besteht aus Tausenden von Lithium-Ionen-Zellen. Wenn sich viele dieser Zellen gleichzeitig entzünden – was bereits geschehen ist –, ist die Explosion gewaltig.

Graphen leitet Kurzschlusshitze ab

Dr. Maher El-Kady, Mitgründer und Chief Technology Officer von Nanotech Energy, kommentierte dies wie folgt: »Wir haben die Batterie optimiert, indem wir die außergewöhnlichen elektronischen und mechanischen Eigenschaften von Graphen nutzen, um die Batteriekapazität zu erhöhen. Um die Sicherheit einer Lithium-Ionen-Batterie weiter zu erhöhen, sind wir einen Schritt weiter gegangen und haben einen nicht entflammbaren Elektrolyten entwickelt, der den Betrieb bei hohen Temperaturen aushält, ohne Feuer zu fangen.«

Dr. Richard Kaner, ebenfalls Mitgründer von Nanotech und Professor für Chemie und Materialwissenschaften an der UCLA, fügte hinzu: »Graphen ist eines der robustesten Materialien überhaupt – 200-mal stärker als Stahl, völlig biegsam, zu 97 Prozent lichtdurchlässig und ein ausgezeichneter Strom- und Wärmeleiter. Dies verhindert, dass die Batterie überhitzt.«

Seit Jahren arbeitet die Graphen-Industrie daran, das produzierte Material so zu verbessern, dass es für die Mehrzahl der Anwendungen geeignet ist. Aus Studien geht hervor, dass die Materialeigenschaften von Graphen empfindlich auf die Anzahl der Schichten im Produkt, Defekte und Verunreinigungen reagieren.

Unter Berücksichtigung der strukturellen Merkmale lässt sich die Graphen-Familie in drei Hauptkategorien einteilen:

  • einschichtiges Graphen,
  • mehrschichtiges Graphen (bis zu zehn Schichten) und
  • Graphit-Mikroplättchen (über zehn Schichten).

Obwohl derzeit mehrere Produkte aus Graphen und Graphenoxid auf dem Markt erhältlich sind, handelt es sich bei der Mehrzahl der Produkte technisch gesehen um Mikroplättchen. Da bei Nanotech laut eigener Aussage mehr als 90 Prozent des Inhalts aus Monoschichten bestehen, wird erwartet, dass die Produkte neue Märkte für Graphen eröffnen werden.

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