Derzeit gibt es keine praktikable Lösung für das Problem der Trennung von Festkörperbatterien, da die Forschung und Entwicklung noch in der Entwicklungsphase ist und verschiedene technische, wirtschaftliche und kommerzielle Herausforderungen ungelöst sind. Angesichts der aktuellen technischen Einschränkungen ist die Massenproduktion noch weit entfernt, und Festkörperbatterien sind noch nicht auf dem Markt erhältlich.
Was behindert die Entwicklung von Festkörperbatterien?
Feststoffbatterienverwenden einen festen Elektrolyten anstelle des flüssigen Elektrolyten, der in herkömmlichenLithium-Ionen-BatterienHerkömmliche Flüssiglithiumbatterien bestehen aus vier wesentlichen Komponenten: der positiven Elektrode, der negativen Elektrode, dem Elektrolyten und dem Separator. Im Gegensatz dazu verwenden Feststoffbatterien einen festen Elektrolyten anstelle des herkömmlichen flüssigen Gegenstücks.
Warum ist diese Feststoffbatterietechnologie trotz ihres großen Potenzials noch nicht auf den Markt gekommen? Der Übergang vom Labor zur Kommerzialisierung ist mit zwei Herausforderungen verbunden:technische MachbarkeitUndWirtschaftlichkeit.
- 1. Technische Machbarkeit: Der Kern einer Festkörperbatterie besteht darin, den flüssigen Elektrolyten durch einen festen Elektrolyten zu ersetzen. Die Aufrechterhaltung der Stabilität an der Grenzfläche zwischen dem festen Elektrolyten und dem Elektrodenmaterial stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung dar. Unzureichender Kontakt kann zu erhöhtem Widerstand führen und so die Batterieleistung verringern. Darüber hinaus weisen feste Elektrolyte eine geringere Ionenleitfähigkeit und eine langsamereLithium-IonenMobilität, was zu langsameren Lade- und Entladegeschwindigkeiten führt.
- Zudem ist der Herstellungsprozess komplexer. Beispielsweise müssen Sulfid-Festelektrolyte unter Schutzgas hergestellt werden, um Feuchtigkeitsreaktionen in der Luft, die giftige Gase erzeugen, zu verhindern. Dieser kostenintensive und technisch anspruchsvolle Prozess verhindert derzeit die Massenproduktion. Zudem unterscheiden sich die Testbedingungen im Labor oft erheblich von den realen Bedingungen, sodass viele Technologien nicht die erwarteten Ergebnisse erzielen können.
- 2. Wirtschaftlichkeit:Die Kosten für Festkörperbatterien sind um ein Vielfaches höher als bei herkömmlichen Flüssiglithiumbatterien, und der Weg zur Kommerzialisierung ist mit Schwierigkeiten verbunden. Obwohl sie theoretisch sicherer sind, kann sich der Festelektrolyt in der Praxis bei hohen Temperaturen zersetzen, was zu einer Leistungsminderung oder sogar zum Ausfall der Batterie führen kann.
- Darüber hinaus können sich beim Laden und Entladen Dendriten bilden, die den Separator durchbohren, Kurzschlüsse und sogar Explosionen verursachen, was Sicherheit und Zuverlässigkeit zu einem erheblichen Problem macht. Darüber hinaus steigen die Kosten sprunghaft an, wenn der Herstellungsprozess im kleinen Maßstab auf die industrielle Produktion ausgeweitet wird.
Wann kommen Festkörperbatterien?
Festkörperbatterien werden voraussichtlich vor allem in der hochwertigen Unterhaltungselektronik, in kleinen Elektrofahrzeugen (EVs) und in Branchen mit hohen Leistungs- und Sicherheitsanforderungen, wie beispielsweise der Luft- und Raumfahrt, Anwendung finden. Die derzeit auf dem Markt erhältlichen Festkörperbatterien befinden sich jedoch noch in der frühen Phase der Konzeptvermarktung.
Namhafte Automobilkonzerne undHersteller von LithiumbatterienUnternehmen wie SAIC Motor, GAC-Toyota, BMW, CATL, BYD und EVE entwickeln aktiv Festkörperbatterien. Basierend auf ihren aktuellen Produktionsplänen ist es jedoch unwahrscheinlich, dass die Massenproduktion von Festkörperbatterien frühestens 2026/2027 beginnen wird. Selbst Toyota musste seinen Zeitplan mehrfach anpassen und plant nun, die Massenproduktion 2030 zu starten.
Es ist wichtig zu beachten, dass der Verfügbarkeitszeitraum für Festkörperbatterien aufgrund verschiedener Faktoren wie technologischer Herausforderungen und behördlicher Genehmigungen variieren kann.
Wichtige Überlegungen für Verbraucher
Während wir die Fortschritte in derFestkörper-LithiumbatterieIn diesem Bereich ist es für Verbraucher entscheidend, wachsam zu bleiben und sich nicht von oberflächlich schillernden Informationen beeinflussen zu lassen. Obwohl echte Innovationen und technologische Durchbrüche erwartungswürdig sind, benötigen sie Zeit, um sich zu verifizieren. Hoffen wir, dass mit dem technologischen Fortschritt und der Reifung des Marktes künftig sicherere und erschwinglichere neue Energielösungen entstehen.
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Veröffentlichungszeit: 30. Oktober 2024