Ingenieure der Cornell-Universität haben eine Lithium-Batterie entwickelt, die in weniger als fünf Minuten aufgeladen werden kann – ein Fortschritt, der schneller ist als jede andere vergleichbare Batterie auf dem Markt. Diese Entwicklung könnte die sogenannte “Reichweitenangst” unter Autofahrern, die sich Sorgen über lange Ladezeiten bei Elektrofahrzeugen machen, deutlich reduzieren.
Wegweisende Technologie zur Überwindung von Reichweitenangst
Reichweitenangst ist ein größeres Hindernis für die Elektrifizierung im Transportwesen als andere Faktoren wie Kosten und Leistungsfähigkeit von Batterien. Wir haben einen Weg gefunden, diese Angst durch rationales Elektrodendesign zu eliminieren”,
erklärte Lynden Archer, Professor für Ingenieurwissenschaften und Dekan des College of Engineering an der Cornell-Universität, der das Projekt leitete.
Potenzial für Elektromobilität
Mit einer in fünf Minuten aufladbaren EV-Batterie brauchen Sie keine Batterie mit einer Reichweite von 300 Meilen. Sie können sich mit weniger zufriedengeben, was die Kosten für Elektrofahrzeuge senken und deren breitere Akzeptanz fördern könnte”
fügte Archer hinzu.
Die Studie mit dem Titel “Fast-Charge, Long-Duration Storage in Lithium Batteries” wurde in der Fachzeitschrift Joule veröffentlicht. Der Hauptautor ist Shuo Jin, Doktorand im Bereich chemische und biomolekulare Technik.
Die Rolle von Indium in der Batterietechnologie
Die Forscher identifizierten Indium als besonders vielversprechendes Material für schnellladende Batterien. Indium, ein weiches Metall, das hauptsächlich für Indium-Zinn-Oxid-Beschichtungen in Touchscreen-Displays und Solarpaneelen verwendet wird, zeigt zwei entscheidende Eigenschaften als Batterieanode: eine extrem niedrige Migrationsenergiebarriere, die die Diffusionsgeschwindigkeit im Feststoff bestimmt, und eine moderate Austauschstromdichte, die mit der Geschwindigkeit der Ionenreduktion in der Anode zusammenhängt.
Innovatives Design für Schnellladung und Langzeitspeicherung
Die Kombination dieser Eigenschaften – schnelle Diffusion und langsame Oberflächenreaktionskinetik – ist entscheidend für schnelles Laden und langfristige Speicherung. “Der Schlüssel zur Innovation liegt darin, dass wir ein Designprinzip entdeckt haben, das es Metallionen an einer Batterieanode ermöglicht, sich frei zu bewegen, die richtige Konfiguration zu finden und erst dann an der Speicherreaktion teilzunehmen”, sagte Archer.
Zukunftsaussichten und Herausforderungen
Obwohl diese Technologie vielversprechend ist, weist Archer darauf hin, dass Indium schwer ist und somit nicht perfekt oder praktisch sein könnte. Er sieht hier eine Gelegenheit für computergestützte chemische Modellierung, möglicherweise unter Einsatz von generativen KI-Tools, um andere leichte Materialchemien zu identifizieren, die ähnliche Eigenschaften aufweisen könnten.
Die Forschung wurde durch das U.S. Department of Energy Basic Energy Sciences Program unterstützt und nutzte das Cornell Center for Materials Research, das durch das NSF Materials Research Science and Engineering Center-Programm gefördert wird.
Diese Entdeckung könnte einen signifikanten Einfluss auf die Elektromobilität haben und die Wege zu einer nachhaltigeren Zukunft ebnen. Weit
