Sandra Hansen von der Universität Kiel forscht derzeit an sehr leistungsfähigen Batterien für Elektrofahrzeuge. Der größte Unterschied ist Silizium. Viel verraten die Forscher noch nicht. Bisher galt Silizium als zu instabil für Elektrofahrzeuge.
Erfahrungen aus der Solartechnik
…halfen bei der Stabilisierung des Stoffes. Die zukünftigen Batterien aus Silizium sollen die Reichweite von Elektrofahrzeugen deutlich erhöhen und dabei die Ladezeiten erheblich reduzieren. Doch über genaue Werte Schweigen die Forscher noch. Allerdings ist die Rede von der Zeit einer normalen Pause, um die Batterie zu laden. Allerdings ist die Definition von „normale Pause“ unterschiedlich auslegbar. Auch die Anzahl der Ladezyklen soll sich nach oben korrigieren lassen. Bis zu 700 km sollen mit einer Ladung möglich sein, schätzen die Forscher. Vermutlich ist das auch abhängig von der Dimensionierung der Batterie. Die Marktreife sehen die Wissenschaftler in frühestens 6 Jahren. 3 Jahre für die Anode und weitere 3 Jahre für die gesamte Batterie. Am Ende der Forschungen soll die gesamte Batterie aus Silizium bestehen.
Mein Tipp: THG-Prämie einlösen – viele E-Autofahrer vergessen es
Vielen Elektroautofahrern ist gar nicht bekannt, dass sie – Jahr für Jahr aufs neue – danke E-Auto ein Anrecht aufs Einlösen der sog. THG-Prämie haben. Diese Prämie belohnt E-Autofahrer für ihren Beitrag zum Umweltschutz.
Das Problem ist jedoch, dass die THG-Prämie dem Begünstigten nicht einfach zufällt: Sie muss vielmehr „eingelöst“ werden. Und das lohnt sich, erhält die im Fahrzeugschein registrierte Person (auch bei Leasing) eine nette, dreistellige Summe (2023. ca. 300 bis 400€, 2024 jedoch nur bis zu 100€)
Zum Einlösen kann man auf diverse Anbieter zurückgreifen, die sich um die Bürokratie kümmern. Selbst einreichen kann man die THG-Quote nicht.
Einen guten Überblick über die verschiedenen Anbieter haben wir bei diesem THG Quoten Vergleichsportal gefunden.
Der Plan ist, das Silizium an der Anode einzusetzen, an Stelle vom derzeitigen Graphit. Dieser ist in heutigen Lithium-Ionen-Batterien als Anodenmaterial verbaut. Bei der Verwendung von Silizium in Verbindung mit Lithium vergrößert und verkleinert sich die Anode um bis zu 400% während der Ladung und der Entladung. Das führt zu Spannungen in der Batterie und zu Beschädigungen. Genau dieses Problem wollen die Forscher von der Uni Kiel lösen. Nach einem halben Jahr permanenter Ladung und Entladung zeigen die neu entwickelten Anoden aus Silizium deutlich bessere Werte, als die Anoden, welche in aktuellen Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.
Auch Forscher der Shangdong-Universität in China sich mit Silizium-Anoden in Lithium-Ionen-Batterien. Die Chinesen stellen amorphes Silizium her, welches eine extrem poröse Struktur aufweist, dadurch seine Form behält und eine dreimal höhere Ladekapazität bietet, als Graphit, bei gleichzeitig geringeren Produktionskosten.
Die Kathode möchte das Kieler Forschungsteam aus Schwefel herstellen. Diese bietet nach derzeitigem Kenntnisstand eine maximale Speicherkapazität.
Die Anode soll ersetzt werden
Der Plan ist, das Silizium an der Anode einzusetzen, an Stelle vom derzeitigen Graphit. Dieser ist in heutigen Lithium-Ionen-Batterien als Anodenmaterial verbaut. Bei der Verwendung von Silizium in Verbindung mit Lithium vergrößert und verkleinert sich die Anode um bis zu 400% während der Ladung und der Entladung. Das führt zu Spannungen in der Batterie und zu Beschädigungen. Genau dieses Problem wollen die Forscher von der Uni Kiel lösen. Nach einem halben Jahr permanenter Ladung und Entladung zeigen die neu entwickelten Anoden aus Silizium deutlich bessere Werte, als die Anoden, welche in aktuellen Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.
Auch Forscher der Shangdong-Universität in China sich mit Silizium-Anoden in Lithium-Ionen-Batterien. Die Chinesen stellen amorphes Silizium her, welches eine extrem poröse Struktur aufweist, dadurch seine Form behält und eine dreimal höhere Ladekapazität bietet, als Graphit, bei gleichzeitig geringeren Produktionskosten.
Die Kathode möchte das Kieler Forschungsteam aus Schwefel herstellen. Diese bietet nach derzeitigem Kenntnisstand eine maximale Speicherkapazität.
Problematik Silizium
Die Forschungsergebnisse klingen zunächst vielversprechend. Allerdings sollte bedacht werden, dass das Ursprungsmaterial von Silizium schlichter Sand ist. Und Sand ist heute einer der begehrtesten Güter der Welt bei gleichzeitig zunehmend schwindenden Ressourcen. Das Sprichwort „wie Sand am Meer“ hat schon lange seine Gültigkeit verloren. Sogar auf dem Schwarzmarkt ist Sand inzwischen zu einem begehrten Gut geworden. Es wird regelrechter Raubbau betrieben. Das hat Gründe. Sand ist einer der wichtigsten Rohstoffe der modernen Gesellschaft. Er wird insbesondere in der Bauindustrie verwendet. Häufig wird Sand am Meeresboden in exotischen und internationalen Gewässern abgebaut. Allerdings rutscht Sand aus erhöhten Regionen unter Wasser nach. Auf diese Art sind bereits 12 Inseln der Malediven verschwunden, ein Ende ist jedoch nicht in Sicht. Vor diesem Hintergrund erscheint es fraglich, ob man tatsächlich auf Silizium in Zukunftstechnologien setzen sollte.
Update zum ursprünglichen Artikel:
Durchbrüche in der Leistungsfähigkeit von Silizium-Batterien
Es ist faszinierend zu sehen, wie sich die Welt der Elektromobilität entwickelt, vor allem durch die innovativen Fortschritte im Bereich der Silizium-Batterietechnologie. Ein Highlight ist die Einführung der Titan-Silicon-Anode von Sila, die schon bald in Mercedes‘ elektrischer G-Klasse zu finden sein wird. Diese Technologie verspricht, die Spielregeln zu ändern: eine um 20 Prozent erhöhte Reichweite ist nur der Anfang. Denkt man an die Möglichkeit, in nur 20 Minuten fast vollständig zu laden, wirkt die Zukunft der Elektromobilität greifbarer denn je. Besonders beeindruckt bin ich von der Perspektive, nicht nur das Gewicht der Batterien zu reduzieren, sondern auch mehr Platz im Fahrzeug zu schaffen. Ein solcher Fortschritt könnte das Design und die Funktionalität zukünftiger Fahrzeuge grundlegend verändern.
Feststoffakkus: Die nächste Generation der E-Mobilität
Bei meiner Recherche bin ich auf eine spannende Entwicklung gestoßen: die Feststoffakkus mit Siliziumanode, ein gemeinsames Projekt von Forschern der Universität von San Diego und LG Energy. Diese Technologie könnte viele der bisherigen Probleme lösen und gleichzeitig Effizienz, Reichweite, Sicherheit und Langlebigkeit der Batterien deutlich verbessern. Die ersten Testergebnisse sind vielversprechend und könnten ein breites Anwendungsspektrum eröffnen. Der Gedanke, dass die lästige Ausdehnung und Kontraktion von Siliziumanoden, die bisherige Kopfschmerzen bereitete, überwunden werden könnte, ist besonders spannend. Diese Innovation eröffnet neue Horizonte für die Elektromobilität und darüber hinaus.
Die unbegrenzte Ressource Silizium
Silizium als Hoffnungsträger für die Akkutechnologie ist ein Thema, das mich schon länger fasziniert. Die Vorstellung, dass dieses Element, welches so reichlich auf unserer Erde vorkommt, das Potenzial hat, unsere Mobilität nachhaltig zu verändern, ist beeindruckend. Die Arbeit des Kieler Instituts für Materialwissenschaft in Zusammenarbeit mit RENA Technologies ist ein Paradebeispiel dafür, wie Grundlagenforschung und industrielle Expertise Hand in Hand gehen können, um echte Innovationen zu schaffen. Die Möglichkeit, Anoden aus 100 Prozent Silizium herzustellen, könnte einen bedeutenden Durchbruch darstellen. Diese Entwicklung hin zu einer kostengünstigen, leistungsfähigen Siliziumbatterie könnte die Zukunft der Elektromobilität und tragbarer Geräte prägen.
Grundsätzlich sollte die Menschheit schonend mit ihren Ressourcen umgehen. Auch Sand muss nicht unbedingt in der Bauindustrie, nur weil er billig ist, verschwendet werden. Mit etwas Aufbereitung könnte manche Müllhalde vom Bauschutt befreit und Gebäude mit einem nennenswerten Anteil an aufbereiteten Bauschutt entstehen.
Gleichzeitig muss man genauso deutlich sagen, Deutschland hat dank der Eiszeiten und der sich mit jeder Eiszeit bildenden Sander große Sandvorkommen in der Erde. Bitte, nicht das Elbsandsteingebiet abbrechen!
Die größten Probleme sind, was steht auf der Lagerstätte, wie hält man das Grundwasser zurück und wie verfüllt man dieses Loch später umweltgerecht? Auf jeden Fall kann es nicht wie bei der Braunkohle von statten gehen, wobei das m. E. zum Teil die gleichen Lagerstätten wären.