Festkörperbatterien sind eine Batterieart, die feste Elektroden und Elektrolyte verwendet, im Gegensatz zu den flüssigen oder Polymergel-Elektrolyten herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien. Sie weisen im Vergleich zu herkömmlichen Batterien eine höhere Energiedichte, kürzere Ladezeiten und eine verbesserte Sicherheit auf.
Verwenden Festkörperbatterien Lithium?
Ja, die meisten derzeit in Entwicklung befindlichen Festkörperbatterien verwenden Lithium als primäres Element.
Festkörperbatterien können verschiedene Materialien als Elektrolyt verwenden, darunter Lithium. Sie können aber auch andere Materialien wie Natrium, Schwefel oder Keramik als Elektrolyt einsetzen.
Die Wahl des Elektrolytmaterials hängt im Allgemeinen von verschiedenen Faktoren wie Leistung, Sicherheit, Kosten und Verfügbarkeit ab. Festkörper-Lithiumbatterien sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte, langen Lebensdauer und verbesserten Sicherheit 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 transportieren. Der Elektrolyt besteht typischerweise aus einem chemisch stabilen und leitfähigen Keramik-, Glas- oder Polymermaterial.
Beim Laden einer Festkörperbatterie werden Elektronen von der Kathode abgeleitet und durch den Festelektrolyten zur Anode transportiert, wodurch ein Stromfluss entsteht. Beim Entladen der Batterie kehrt sich die Stromrichtung um, wobei die Elektronen von der Anode zur Kathode fließen.
Festkörperbatterien bieten gegenüber herkömmlichen Batterien mehrere Vorteile. Sie sind sicherer, da der feste Elektrolyt weniger anfällig für Auslaufen oder Explosionen ist als flüssige Elektrolyte. Zudem weisen sie eine höhere Energiedichte auf, was bedeutet, dass sie mehr Energie auf kleinerem Raum speichern können.
Allerdings bestehen bei Festkörperbatterien noch einige Herausforderungen, die bewältigt werden müssen, darunter hohe Herstellungskosten und begrenzte Kapazität. Die Forschung arbeitet kontinuierlich an der Entwicklung besserer Festelektrolytmaterialien und der Verbesserung der Leistung und Lebensdauer von Festkörperbatterien.
Wie viele Hersteller von Festkörperbatterien sind derzeit auf dem Markt?
Es gibt mehrere Unternehmen, die derzeit Festkörperbatterien entwickeln:
1. Quantum Scape:Ein 2010 gegründetes Start-up-Unternehmen, das Investitionen von Volkswagen und Bill Gates erhalten hat, behauptet, eine Festkörperbatterie entwickelt zu haben, die die Reichweite eines Elektrofahrzeugs um über 80 % erhöhen kann.
2. Toyota:Der japanische Automobilhersteller arbeitet seit mehreren Jahren an Festkörperbatterien und strebt an, diese Anfang der 2020er Jahre in Produktion zu nehmen.
3. Fisker:Ein Start-up-Unternehmen für luxuriöse Elektrofahrzeuge arbeitet mit Forschern der UCLA zusammen, um Festkörperbatterien zu entwickeln, die nach eigenen Angaben die Reichweite seiner Fahrzeuge drastisch erhöhen werden.
4. BMW:Der deutsche Automobilhersteller arbeitet auch an Festkörperbatterien und hat sich mit Solid Power, einem in Colorado ansässigen Startup-Unternehmen, zusammengetan, um diese zu entwickeln.
5. Samsung:Der koreanische Elektronikriese entwickelt Festkörperbatterien für den Einsatz in Smartphones und anderen elektronischen Geräten.
Werden Festkörperbatterien in Zukunft zur Speicherung von Solarenergie eingesetzt?
Festkörperbatterien bergen das Potenzial, die Energiespeicherung für Solaranwendungen grundlegend zu verändern. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien bieten sie eine höhere Energiedichte, kürzere Ladezeiten und mehr Sicherheit. Ihr Einsatz in Solarspeichersystemen könnte die Gesamteffizienz steigern, Kosten senken und erneuerbare Energien zugänglicher machen. Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Festkörperbatterietechnologie schreitet voran, und es ist möglich, dass diese Batterien zukünftig zu einer Standardlösung für die Solarspeicherung werden. Aktuell sind 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 rund 5.100 Mitarbeiter beschäftigt, darunter 2.400 in einer chinesischen Tochtergesellschaft. Die Produktion ist derzeit jedoch noch recht begrenzt, und man hofft, bis 2025, wenn der Zeitpunkt gekommen ist, einen größeren Anteil zu erreichen.
Wann werden Festkörperbatterien verfügbar sein?
Uns liegen keine aktuellen Informationen zur Verfügbarkeit von Festkörperbatterien vor. Mehrere Unternehmen arbeiten jedoch an der Entwicklung solcher Batterien, und einige haben angekündigt, 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, wie technologischen Herausforderungen und behördlichen Genehmigungen, variieren kann.
Veröffentlichungsdatum: 03.06.2023