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Deakin University

Zyklenfeste Lithium-Schwefel-Batterie

01. Juni 2021, 11:24 Uhr   |  Ralf Higgelke

Zyklenfeste Lithium-Schwefel-Batterie
© Deakin University

Ein Nanotechnologie-Forschungsteam der Deakin University hat einen neuartigen Einsatz des Nanomaterials Bornitrid-Nanoröhrchen (BNNT) entwickelt, um die Leistung von Lithium-Schwefel-Batterien zu verbessern.

Smartphones mit einer Woche Akkulaufzeit? Elektroautos mit einer Reichweite von 1000 Kilometern? Drohnen, die zwischen zwei Ladevorgängen stundenlang fliegen können? Forscher der australischen Deakin University wollen nun Lithium-Schwefel-Batterien einen Durchbruch erzielt haben.

Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S) haben eine deutlich höhere Speicherkapazität als bestehende Lithium-Ionen-Batterien. Bislang leiden sie jedoch unter gravierenden Einschränkungen hinsichtlich ihrer Lebensdauer, da sie in der Regel nach nur wenigen Lade- und Entladezyklen kaputt gehen.

Ein Nanotechnologie-Forschungsteam der Deakin University hat einen neuartigen Einsatz des Nanomaterials Bornitrid-Nanoröhrchen (BNNT) entwickelt, um die Leistung von Li-S-Batterien zu verbessern. Dabei bleibt die hohe Speicherkapazität erhalten, während gleichzeitig über 450 Lade- und Entladezyklen hinweg keine signifikante Degradation stattfindet (Bild 1).
 

Deakin University, Batteries, Lithium
© Deakin University

Auch nach 450 Lade- und Entladezyklen findet bei der neuen Lithium-Schwefel-Batterie keine signifikante Degradation statt. Gleichzeitig hat sie eine wesentlich höhere Speicherkapazität als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien.

Bei der Entwicklung eines Hochleistungs-Li-S-Akkus gab es drei wesentliche Herausforderungen zu bewältigen:

  • Entwicklung einer leitfähigen Grenzfläche innerhalb der Schwefelkathode
  • Steuern der strukturellen Integrität der Kathode über längere Zyklen hinweg und
  • verhindern, dass Dendriten aus der Lithium-Metall-Anode wachsen.

Jede dieser Herausforderungen beinhaltete bedeutende Aspekte der Innovation, wobei BNNT und andere integrierte Materialien verwendet wurden, um gemeinsam die funktionale Beziehung zwischen Lithium und Schwefel in einem Energiespeichersystem zu optimieren.

Das Unternehmen Li-S Energy, ein Joint Venture zwischen Deakin und der PPK Group, beabsichtigt, das Design zu optimieren und dann die Produktion der neuen Batterien in den kommenden Jahren hochzufahren.

Die Forschung und die Vorproduktion wurden im Advanced Manufacturing Precinct der Deakin University in Geelong durchgeführt. Dabei kam die Expertise des Deakin Institute for Frontier Materials und die Einrichtungen des ManuFutures Scale-up Accelerators der Deakin University zum Einsatz. Das kritische BNNT-Material wird von BNNT Technology beigesteuert, einem anderen Nutzer des ManuFutures. Die erste Produktionsanlage von Li-S Energy ist für die neue Einrichtung ManuFutures 2 von Deakin vorgesehen.

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