Neue Batterietechnologie macht Elektrofahrzeuge sicherer.

Obwohl sich die Festkörperbatterietechnologie auf Magnesiumbasis noch in der Forschungsphase befindet, erregt sie aufgrund ihrer im Vergleich zu herkömmlichen Bauformen überlegenen Lebensdauer zunehmend Aufmerksamkeit.

Obwohl sie aufgrund ihres Sicherheitspotenzials und der geringeren Materialkosten als vielversprechende Alternative zur Lithium-Ionen-Batterietechnologie gilt, führen unerwünschte Reaktionen an der Grenzfläche zwischen den Festkörper-Magnesiumbatteriekomponenten zu einer verminderten Leistung und einer verkürzten Batterielebensdauer.

Die Branche arbeitet daran, Batterien für Elektrofahrzeuge sicherer und langlebiger zu machen.

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Ein Forschungsteam der Tohoku-Universität (Japan) hat einen Weg gefunden, chemische Reaktionen, die normalerweise die Batterieleistung beeinträchtigen, in Mechanismen umzuwandeln, die die Stabilität und den Ionentransport verbessern. Die Forscher entdeckten, dass diese Grenzflächenreaktionen nicht unbedingt eliminiert werden müssen; vielmehr kann ihre gezielte Steuerung die Mobilität der Magnesiumionen in der Batterie verbessern und gleichzeitig die Langzeitstabilität erhalten.

Das Forschungsteam entwickelte eine Anodenelektrode aus einer Magnesium-Zinn-Legierung (Mg-Sn), um chemische Reaktivität und Ionentransport optimal aufeinander abzustimmen. Durch die gezielte Anpassung der Oberflächen- und inneren Struktur der Anode schufen sie Bedingungen, die eine gleichmäßigere Magnesiumabscheidung und eine reibungslosere Ionenbewegung beim Laden und Entladen ermöglichten.

Professor Hao Li vom Institut für fortgeschrittene Materialforschung der Universität Tohoku sagte: „Lange Zeit galten Grenzflächenreaktionen als etwas, das man vermeiden sollte. Unsere Forschung zeigt jedoch, dass diese Reaktionen, wenn sie sorgfältig reguliert statt unterdrückt werden, dazu beitragen können, dass Festkörper-Magnesiumbatterien viel effizienter arbeiten.“

Das Video zeigt Tests der „Batteriezündungstechnologie“ an Elektroautos in China.

Der Schlüssel zur Weiterentwicklung der Festkörper-Magnesiumbatterietechnologie.

Zur Herstellung der verbesserten Anode integrierte das Forschungsteam Zinn in Magnesium und bildete so die stabile Verbindung _Mg₂Sn , die zur Regulierung der Reaktionen innerhalb der Batterie beiträgt. Das Team testete verschiedene Magnesiumlegierungen mit unterschiedlichen Subphasen, um die Zusammensetzung mit der besten elektrochemischen Leistung zu ermitteln. Anschließend wurden die Materialien unter Batteriebetriebsbedingungen untersucht, wobei Faktoren wie Ionentransport, Grenzflächenstabilität und Zyklenverhalten gemessen wurden.

Die Ergebnisse zeigten, dass die optimierte Mg-Sn-Legierung die beste Gesamtleistung erbrachte und im Festkörperbatterietest über 1300 Stunden einen stabilen Betrieb aufrechterhielt. Diese Legierung wies zudem eine 400-mal längere Lade-/Entladezyklusleistung als reines Magnesium auf, was eine signifikante Verbesserung der Batterielebensdauer belegt.

Forscher schlagen vor, dass sich die zukünftige Batterieentwicklung nicht nur auf die Verbesserung der Ionenleitfähigkeit, sondern auch auf die Kontrolle der an diesen Grenzflächen ablaufenden chemischen Reaktionen konzentrieren sollte. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass die gleichzeitige Balance zwischen Reaktivität und Ionentransport eine neuartige Designstrategie für zukünftige Festkörperbatteriesysteme darstellen könnte.

Quelle: https://thanhnien.vn/cong-nghe-pin-moi-giup-xe-dien-an-toan-hon-185260527143149412.htm