Festkörperbatterien sind ein Batterietyp, der feste Elektroden und Elektrolyte verwendet, im Gegensatz zu den flüssigen oder Polymer-Gel-Elektrolyten, die in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden. Sie verfügen im Vergleich zu herkömmlichen Batterien über eine höhere Energiedichte, schnellere Ladezeiten und eine verbesserte Sicherheit.
Verwenden Festkörperbatterien Lithium?
Ja, mittlerweile verwenden die meisten derzeit in der Entwicklung befindlichen Festkörperbatterien Lithium als Primärelement.
Natürlich können Festkörperbatterien verschiedene Materialien als Elektrolyt verwenden, darunter auch Lithium. Festkörperbatterien können jedoch auch andere Materialien wie Natrium, Schwefel oder Keramik als Elektrolyt verwenden.
Im Allgemeinen hängt die Wahl des Elektrolytmaterials von verschiedenen Faktoren wie Leistung, Sicherheit, Kosten und Verfügbarkeit ab. Aufgrund ihrer hohen Energiedichte, langen Lebensdauer und verbesserten Sicherheit sind Festkörper-Lithiumbatterien eine vielversprechende Technologie für die Energiespeicherung der nächsten Generation.
Wie funktionieren Festkörperbatterien?
Festkörperbatterien verwenden einen festen Elektrolyten anstelle eines flüssigen Elektrolyten, um Ionen zwischen den Elektroden (Anode und Kathode) der Batterie zu übertragen. Der Elektrolyt besteht typischerweise aus einem Keramik-, Glas- oder Polymermaterial, das chemisch stabil und leitfähig ist.
Beim Laden einer Festkörperbatterie werden der Kathode Elektronen entzogen und durch den Festkörperelektrolyten zur Anode transportiert, wodurch ein Stromfluss entsteht. Wenn die Batterie entladen wird, kehrt sich der Stromfluss um und die Elektronen wandern von der Anode zur Kathode.
Festkörperbatterien haben gegenüber herkömmlichen Batterien mehrere Vorteile. Sie sind sicherer, da der Festelektrolyt weniger anfällig für Leckagen oder Explosionen ist als flüssige Elektrolyte. Sie haben außerdem eine höhere Energiedichte, was bedeutet, dass sie mehr Energie in einem kleineren Volumen speichern können.
Bei Festkörperbatterien müssen jedoch noch einige Herausforderungen bewältigt werden, darunter hohe Herstellungskosten und begrenzte Kapazität. Derzeit wird an der Entwicklung besserer Festelektrolytmaterialien und der Verbesserung der Leistung und Lebensdauer von Festkörperbatterien geforscht.
Wie viele Hersteller von Festkörperbatterien gibt es derzeit auf dem Markt?
Es gibt mehrere Unternehmen, die derzeit Festkörperbatterien entwickeln:
1. Quantenlandschaft:Ein 2010 gegründetes Startup, das Investitionen von Volkswagen und Bill Gates angezogen hat. Sie behaupten, eine Festkörperbatterie entwickelt zu haben, die die Reichweite eines Elektrofahrzeugs um über 80 % erhöhen kann.
2. Toyota:Der japanische Autohersteller arbeitet seit mehreren Jahren an Festkörperbatterien und will sie Anfang der 2020er Jahre in Produktion bringen.
3. Fisker:Ein Luxus-Elektrofahrzeug-Startup, das mit Forschern der UCLA zusammenarbeitet, um Festkörperbatterien zu entwickeln, von denen sie behaupten, dass sie die Reichweite ihrer Fahrzeuge drastisch erhöhen werden.
4. BMW:Der deutsche Autohersteller arbeitet auch an Festkörperbatterien und hat für deren Entwicklung eine Partnerschaft mit Solid Power, einem in Colorado ansässigen Startup, geschlossen.
5. Samsung:Der koreanische Elektronikriese entwickelt Festkörperbatterien für den Einsatz in Smartphones und anderen elektronischen Geräten.
Werden in Zukunft Festkörperbatterien zur Solarspeicherung eingesetzt?
Festkörperbatterien haben das Potenzial, die Energiespeicherung für Solaranwendungen zu revolutionieren. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien bieten Festkörperbatterien eine höhere Energiedichte, schnellere Ladezeiten und mehr Sicherheit. Ihr Einsatz in Solarspeichersystemen könnte die Gesamteffizienz verbessern, Kosten senken und den Zugang zu erneuerbaren Energien erleichtern. Die Forschung und Entwicklung in der Festkörperbatterietechnologie ist im Gange, und es ist möglich, dass diese Batterien in Zukunft eine gängige Lösung für die Solarspeicherung werden könnten. Mittlerweile sind die Festkörperbatterien jedoch speziell für den Einsatz in Elektrofahrzeugen konzipiert.
Toyota entwickelt die Festkörperbatterien über Prime Planet Energy & Solutions Inc., ein Joint Venture mit Panasonic, das im April 2020 seinen Betrieb aufnahm und etwa 5.100 Mitarbeiter beschäftigt, davon 2.400 bei einer chinesischen Tochtergesellschaft, aber die Produktion ist derzeit und hoffentlich immer noch recht begrenzt mehr Anteil bis 2025, wenn der richtige Zeitpunkt gekommen ist.
Wann werden Festkörperbatterien verfügbar sein?
Wir haben keinen Zugriff auf die neuesten Nachrichten und Updates zur Verfügbarkeit von Festkörperbatterien. Allerdings arbeiten mehrere Unternehmen an der Entwicklung von Festkörperbatterien, und einige haben angekündigt, dass sie planen, diese bis 2025 oder später auf den Markt zu bringen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Zeitplan für die Verfügbarkeit von Festkörperbatterien je nach verschiedenen Faktoren variieren kann, beispielsweise technologischen Herausforderungen und behördlicher Genehmigung.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 03.06.2023