{"id":5361,"date":"2021-04-15T10:00:34","date_gmt":"2021-04-15T15:00:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.arbin.com\/?p=5361"},"modified":"2023-02-20T09:38:36","modified_gmt":"2023-02-20T15:38:36","slug":"wie-die-nanotechnologie-die-entwicklung-von-batterien-erleichtert","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wie-die-nanotechnologie-die-entwicklung-von-batterien-erleichtert-html","title":{"rendered":"Wie die Nanotechnologie die Entwicklung von Batterien erleichtert"},"content":{"rendered":"
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Nanotechnologie ist die Wissenschaft im Nanobereich, die auf der atomaren oder molekularen Ebene der Materie arbeitet. Ein Nanometer ist ein Milliardstel eines Meters - f\u00fcr das Auge unsichtbar. Die Nanotechnologie wird f\u00fcr Innovationen in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter Medizin, Umwelt, Technologie und Energiespeicherung. Das Konzept der Nanowissenschaft entstand 1959, als der Physiker Richard Feynman \u00fcber die Manipulation und Kontrolle einzelner Atome und Molek\u00fcle sprach. Das Gebiet, wie wir es heute kennen, begann 1981, als das Rastertunnelmikroskop entwickelt wurde, das es Wissenschaftlern erm\u00f6glichte, einzelne Atome zu sehen und mit der Forschung auf der Nanoskala zu beginnen. In der Batterieindustrie arbeiten viele Unternehmen daran, die Nanotechnologie in Batterien und Batterieproduktionsprozesse einzubauen, in der Hoffnung, den Materialabbau sowie die Leistung und Kapazit\u00e4t der Batterien zu verbessern. <\/span><\/p>\n\n\n\n

Wie verbessert die Nanotechnologie den Materialabbau? <\/b><\/p>\n\n\n\n

Lithium ist derzeit das begehrteste Material, das f\u00fcr Batterien ben\u00f6tigt wird. Mit dem kontinuierlichen Wachstum der tragbaren Technologie und der Elektrofahrzeuge sowie dem steigenden Bedarf an Energiespeicherung sagen Analysten voraus, dass die Nachfrage nach Lithium <\/span>bis 2029 verzehnfachen<\/a><\/strong>. 70% des Lithiums werden durch Solegewinnung gewonnen, bei der salzhaltiges Wasser in eine Reihe von Verdunstungsbecken gepumpt wird. Das Wasser verdunstet und reines Lithium wird schlie\u00dflich aus den Teichen extrahiert. Dieses Verfahren ist jedoch nicht nur wasserintensiv und beeintr\u00e4chtigt die Wasserversorgung der Anwohner und Landwirte, sondern es werden auch nur 30 bis 50% des verf\u00fcgbaren Lithiums gewonnen. <\/span><\/p>\n\n\n\n

Ein Unternehmen arbeitet an der Nutzung der Nanotechnologie, um die Effizienz dieses Prozesses zu verbessern. EnergyX setzt eine Nanotechnologie namens Metal Organic Framework (MOF) ein, um <\/span>Lithium von den anderen Materialien trennen<\/a><\/strong> im Wasser. Ein MOF ist ein por\u00f6ses Material, das aus Metallionen und organischen Liganden besteht, die eine k\u00e4figartige Struktur bilden. Sie k\u00f6nnen wie ein Sieb wirken, um Materialien zu trennen, und genau das macht sich EnergyX zunutze. Die kleinen Poren des MOF lassen Lithium durch, halten aber andere Ionen wie Magnesium oder Kalzium zur\u00fcck, so dass eine effizientere Lithiumgewinnung m\u00f6glich ist. Das Unternehmen hat seine Technologie so konzipiert, dass sie in das derzeitige System der Solebecken integriert werden kann, um den Gewinnungsprozess zu optimieren. Die Schaffung effizienterer, nachhaltigerer und umweltfreundlicherer Abbauverfahren kann eine gro\u00dfe Hilfe bei der Deckung des Bedarfs an Lithium und anderen Batteriematerialien sein.<\/span><\/p>\n\n\n\n

Wie verbessert die Nanotechnologie Batterien?<\/b><\/p>\n\n\n\n

Derzeit gibt es zahlreiche Projekte, bei denen die Nanotechnologie zur Entwicklung besserer Batterien eingesetzt wird. Diese reichen von der Vergr\u00f6\u00dferung der Elektrodenoberfl\u00e4che zur Erh\u00f6hung der Kapazit\u00e4t bis zur Verbesserung der Sicherheit und Stabilit\u00e4t der Batterie.<\/span><\/p>\n\n\n\n

Das Unternehmen f\u00fcr fortgeschrittene Werkstoffe TruSpin Nanomaterial Innovation nutzt die<\/span> Silizium-Nanofasern<\/a><\/strong> um die Energiekapazit\u00e4t von Lithium-Ionen-Batterien zu erh\u00f6hen. Silizium wird seit langem wegen seiner hohen Ionenkapazit\u00e4t als Batterieanode bevorzugt. Da es jedoch dazu neigt, sich w\u00e4hrend der Lade-\/Entladezyklen auszudehnen und zu zerbrechen, haben die Hersteller Schwierigkeiten, es in eine Batterie einzubauen. Die Nanotechnologie kann helfen, dieses Problem zu l\u00f6sen. Durch die Verwendung von Nanofasern ist TruSpin in der Lage, diese Ausdehnungsprobleme zu umgehen und den Herstellungsprozess hochgradig skalierbar und kosteneffizient zu gestalten. <\/span><\/p>\n\n\n\n

Amprius ist ein weiteres Unternehmen, das die Nanotechnologie nutzt, um Silizium f\u00fcr Batterien besser nutzbar zu machen. Sie entwarfen <\/span>eif\u00f6rmige Kapseln<\/a><\/strong> um das Silizium davor zu sch\u00fctzen, negativ mit dem Elektrolyten zu reagieren, was dazu f\u00fchrt, dass die Anode eine nicht leitende Feststoff-Elektrolyt-Zwischenschicht bildet und die Kapazit\u00e4t verringert. Au\u00dferdem bietet die Struktur dem Silizium Raum, sich sicher auszudehnen und zusammenzuziehen. In ihrem Entwurf ist ein Silizium-Nanopartikel von einer hoch leitf\u00e4higen Kohlenstoffh\u00fclle umgeben, durch die Lithiumionen hindurchtreten k\u00f6nnen. Mit dieser Konfiguration konnte das Team feststellen, dass die Anode nach 1000 Lade-\/Entladezyklen noch 74% ihrer Kapazit\u00e4t behielt.<\/span><\/p>\n\n\n\n

Reines Lithiummetall ist ebenfalls ein sehr beliebtes Batteriematerial. Da es jedoch sehr reaktiv ist, <\/span>Dendriten<\/a><\/strong> neigen dazu, sich auf der Oberfl\u00e4che der Anode zu bilden und verzweigungsartige Strukturen zu bilden, die die Batterie durchbohren und besch\u00e4digen k\u00f6nnen. Um dem entgegenzuwirken, nutzten die Wissenschaftler der Rice University die <\/span>Kohlenstoff-Nanor\u00f6hrchen-Film<\/a><\/strong> zur Beschichtung der Lithium-Metall-Folie. Die Beschichtung h\u00e4lt Li-Ionen davon ab, sich an der Lithium-Metall-Anode festzusetzen und verhindert das Wachstum von Dendriten.<\/span><\/p>\n\n\n\n

Trotz ihrer winzigen Gr\u00f6\u00dfe hat die Nanotechnologie das Potenzial, in der Batterieentwicklung, -forschung und -herstellung gro\u00dfe Wellen zu schlagen. Gute, hohe Qualit\u00e4t <\/span>Batterietestger\u00e4te<\/a><\/strong> erm\u00f6glicht es den Forschern, Muster und L\u00fccken in der Leistung einer Batterie zu erkennen und Bereiche zu entdecken, die mit Hilfe der Nanotechnologie m\u00f6glicherweise geschlossen werden k\u00f6nnen. <\/span><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die Nanotechnologie hat das Potenzial, gro\u00dfe Wellen in der Batterieentwicklung, -forschung und -herstellung zu schlagen. Erfahren Sie, wie die hochpr\u00e4zisen Batterietestger\u00e4te von Arbin die Batterieforschung unterst\u00fctzen.<\/p>","protected":false},"author":6,"featured_media":20049,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_seopress_robots_primary_cat":"none","_seopress_titles_title":"","_seopress_titles_desc":"","_seopress_robots_index":"","inline_featured_image":false,"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[115],"tags":[106,140],"class_list":["post-5361","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-industry-news","tag-battery-test-equipment","tag-lithium-ion-batteries"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5361","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=5361"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5361\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/20049"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=5361"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=5361"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=5361"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}