Die Batterietechnologie entwickelt sich ständig weiter, da die Forschung und Entwicklung verschiedener Materialien, Konfigurationen und Designs neue Erkenntnisse und Durchbrüche bringt. Da sich die Welt auf grüne Energie zubewegt, spielen Batterien eine wichtige Rolle bei der Energieversorgung der Zukunft. Ob es sich um Verbrauchergeräte wie Smartphones oder Laptops oder um Elektrofahrzeuge und Netzspeicher handelt, die Batterietechnologie ist unverzichtbar.
Es kann Jahre dauern, bis ein Durchbruch gelingt und er kommerziell nutzbar wird. Während der Reifezeit könnten weitere Entdeckungen das Spiel verändern. Arbin Instruments ist seit langem an der Batterieforschung beteiligt und liefert hochwertige, hochpräzise Batterietestgeräte, die die Forschung und Entwicklung auf verschiedene Weise unterstützen. Hier sind drei Technologien, die einen Einfluss auf die Zukunft der Batterieleistung haben könnten.
Ausgereifte Festkörperbatterien
Festkörperbatterien (Solid-State-Batteries, SSB) sind schon seit einiger Zeit auf dem Vormarsch. Der Reiz dieser Technologie liegt darin, dass sie den entflammbaren flüssigen Elektrolyten in den derzeitigen Batterien durch eine feste Alternative ersetzt und damit das Brandrisiko verringert. Im Laufe der Jahre mussten jedoch viele Hindernisse überwunden werden, um eine brauchbare Version der Batterie zu entwickeln. Dazu gehören Probleme wie die Schnittstelle zwischen den Elektroden und die Zersetzung der Elektroden. Aufgrund ihrer festen Form können sich die Ionen in einer SSB-Batterie nicht so frei zwischen Anode und Kathode bewegen wie in ihrem flüssigen Gegenstück, und sie neigen dazu, sich für Anwendungen mit langer Zyklusdauer zu schnell abzubauen.
Diese Probleme werden allmählich angegangen. Die Sakuu Corporation kündigte kürzlich eine industrieller 3D-Drucker die eine Massenproduktion von Festkörperbatterien für kleinere Elektrofahrzeuge ermöglichen, eine Technologie, die sich leicht für größere Anwendungen skalieren lässt. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess und senkt die Kosten von SSBs und könnte auf bestehende oder neue Materialien angewendet werden.
Andere Unternehmen haben ebenfalls nach Wegen gesucht, um einen nahtloseren Übergang zu Solid-State-Alternativen zu ermöglichen. Natrionein Startup-Unternehmen im Bereich der Batterieforschung, hat vor kurzem eine leistungsstarke, flexible und langlebige Festelektrolytfolie vorgestellt. Das Unternehmen hat die Komponente so konzipiert, dass sie problemlos mit den derzeitigen Herstellungsverfahren für Lithium-Ionen-Batterien kompatibel ist, so dass die Hersteller ihre Produktionslinien schnell auf diese Technologie umstellen können, ohne den gesamten Prozess zu ändern. Dies trägt auch zur Senkung der Produktionskosten bei und verringert die Bedenken hinsichtlich einer kompletten Umstellung der Produktionslinien.
Nicht-Lithium-Batterien
Es gibt eine Vielzahl von Material- und Chemikalienkombinationen, aus denen Batterien bestehen können. Unterschiedliche Konfigurationen verändern die Effizienz, Kapazität und Stabilität einer Batterie. In den meisten gängigen Batterien wird heute Lithium verwendet, wobei unter anderem Nickel, Kobalt und Mangan zu den verschiedenen Batteriekomponenten gehören. Viele Forscher untersuchen Materialien wie Luft oder Silizium, die mit Lithium kombiniert werden können, um giftigere Metalle wie Kobalt aus der Batterie zu entfernen.
Es wird jedoch auch an Batterien geforscht, die kein Lithium verwenden. Ein solches Beispiel ist eine CO2 Batterie. Startup-Unternehmen Energie am Mittag hat eine kostengünstige wiederaufladbare Batterie erforscht, die Kohlenstoff und Sauerstoff verwendet, und sieht darin eine Lösung für die Speicherung im Netzmaßstab. Da erneuerbare Energien mehr und mehr eingesetzt werden, müssen größere und effizientere Speicherlösungen entwickelt werden, um eine zuverlässige Energiemenge für die Nutzung zu gewährleisten. Sie favorisieren die Verwendung von CO2 da es reichlich vorhanden, billig und energieeffizient ist.
Wie Arbin die Batterieforschung unterstützen kann
Arbin unterstützt die Batterieforschung durch kontinuierliche Innovationen. Zum Beispiel hat Arbin eine Drei-Elektroden-"3E"-Knopfzelle Design, das von General Motors entwickelt und patentiert wurde. Die zusätzliche Referenzelektrode ermöglicht es den Forschern, während des Zelltests sowohl die positive als auch die negative Elektrode gleichzeitig zu untersuchen. Dies trägt dazu bei, Zeit und Kosten während des Forschungsprozesses zu reduzieren.
Das Arbin-Mehrkanal-Potentiostat-/Galvanostat-System (MSTAT) bietet unabhängige Potentiostat-/Galvanostat-Kanäle, die jeweils über einen eingebauten Anschluss für solche Drei-Elektroden-Zellen verfügen, und unterstützt sowohl Münzzellen- als auch Pouch-Formate. Die zugehörigen "3E"-Zellenhalter können zum Testen direkt in die MSTAT-Kanäle eingesteckt werden.
Der MSTAT kann mit einer Vielzahl von Batteriechemien verwendet werden und bietet mit einer Auflösung von 24 Bit und einer Genauigkeit von mehr als 40 ppm die beste Leistung seiner Klasse. Arbin kann Forschern helfen, schneller als je zuvor herauszufinden, welche Elektrode in der Batterie der begrenzende Faktor ist!
Verschiedene Module, die zu Arbin-Systemen hinzugefügt werden können, unterstützen auch Batterietests und Materialforschung. Das EIS-Modul ist eine integrierte Lösung, die die Batterietestleistung von Arbin mit den fortschrittlichen EIS-Fähigkeiten von Gamry kombiniert und es den Nutzern ermöglicht, bis zu 32 Arbin-Prüfkanäle mit einem einzigen Gamry-EIS-Gerät zu nutzen.
Innovation ist ein Ökosystem. Fortschritte bei Batterietestgeräten und -werkzeugen tragen dazu bei, neue Erkenntnisse zu gewinnen und den Forschungs- und Entwicklungsprozess zu beschleunigen. Hochwertige Batterietesttechnologie kann Folgendes unterstützen Materialforschung um neue chemische Verfahren zu erforschen, die zur nächsten Generation von Energiespeichern mit hoher Dichte führen könnten. Obwohl der Prozess der Forschung und Entwicklung langwierig und mühsam sein kann, gibt es immer wieder große und kleine Durchbrüche. Sie alle zusammen legen den Grundstein für die Technologie und die Welt, die wir in naher Zukunft erleben werden.
