Nano-Akkus - Nur 5 Minuten Laden und 3fache Reichweite

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  • Nano-Akkus - Nur 5 Minuten Laden und 3fache Reichweite

    Der Durchbruch in der E-Mobilität ?


    Das französische Unternehmen Nawa Technologies hat ein Elektroden-Design patentieren lassen, das E-Auto-Akkus potenziell in fünf Minuten laden und ihnen zur dreifachen Reichweite verhelfen könnte. Was ist dran am "Quantensprung" der Batterietechnologie?

    Zugegeben: Das französische Unternehmen ist beileibe nicht das erste, das von einem "Quantensprung" in Sachen Elektroauto-Akkus spricht. Laut eigener Aussage befindet man sich jedoch bereits in der Produktion, was mehr ist, als viele andere Hersteller von sich behaupten können.

    Kern der Ankündigung von Nawa Technologies ist ein patentiertes Elektrodendesign, bei dem vertikal angeordnete Kohlenstoff-Nanoröhrchen ("vertically aligned carbon nanotubes", VACNT) zum Einsatz kommen.

    Nawa ist kein unbeschriebenes Blatt und bereits erfolgreich auf dem Markt für Ultrakondensatoren unterwegs. Nun hat das Unternehmen angekündigt, dass die gleichen High-Tech-Elektroden, die es für diese Ultrakondensatoren verwendet, unter anderem für Lithium-Ionen-Batterien der aktuellen Generation angepasst werden können und dabei einige entscheidende Vorteile mit sich bringen.


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    Die vertikal ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhren von Nawa erzeugen hingegen eine Anoden- oder Kathodenstruktur, die so geordnet ist, dass sie eher einer Haarbürste ähnelt, wobei aus jedem Quadratzentimeter hunderte Milliarden gerade, hochleitende Nanoröhrchen ragen. Jedes dieser winzigen, fest verwurzelten Röhrchen wird dann mit aktivem Material beschichtet, sei es Lithium-Ionen oder etwas anderes, erklärt das englischsprachige Technologie- und Wissenschafts-Nachrichtenportal New Atlas.

    Das Ergebnis ist eine drastische Verringerung der Strecke, die die Ladung zurücklegen muss, um in die Batterie hinein oder aus der Batterie heraus zu gelangen, da jeder Lithium-Klumpen mehr oder weniger direkt mit einem Nanoröhrchen verbunden ist, das als eine Art geradlinige Autobahn fungiert. "Die Entfernung, die das Ion braucht, um sich durch das Lithium-Material zu bewegen, beträgt nur wenige Nanometer", sagte Nawa-Gründer und Technologie-Chef Pascal Boulanger, "mit einer normalen Elektrode sind es eher Mikrometer".

    Bis zu zehnfach erhöhte Energiedichte dank vertikalen Nanoröhren

    Die heute inElektroauto-Akkus übliche Elektrode aus Aktivkohle wird aus einer Mischung von Pulvern, Additiven und Bindemitteln hergestellt. Bei der Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen werden diese typischerweise ungeordnet auf die Elektrode aufgebracht und gleichen dabei "verknoteten Spaghetti". Bedingt dadurch nehmen die ladungstragenden Ionen normalerweise einen zufälligen, chaotischen Weg zum Stromkollektor, der noch dazu häufig blockiert ist.

    So könne die Energiedichte einer Batterie drastisch erhöht werden, laut Nawa sogar um das bis zu zehnfache. Die Ladedauer könne durch die Technologie hingegen drastisch reduziert werden. Der Konzern spricht davon, dass fünf Minuten ausreichen sollten, um einen solchen Akku von Null auf 80 Prozent Ladestand zu laden.

    "Die Millionen-Dollar-Frage" nach den Kosten

    Die Gretchenfrage ist – wie so häufig – die Frage nach den Kosten. Um auf diese eine Antwort zu erhalten, hat sich New Atlas an Dr. Cameron Shearer gewendet, einen Forscher am Bereich für chemische und physikalische Wissenschaften der Universität von Flinders in Südaustralien. Dr. Shearer ist auch unabhängiger Experte für Batterietechnologie und Kohlenstoff-Nanoröhrchen.

    "Die Forschung hat gezeigt, dass vertikal ausgerichtete – oder auch nur gut verteilte – Kohlenstoff-Nanoröhren weitaus bessere Eigenschaften haben als zufällig platzierte Kohlenstoff-Nanoröhren", erklärt Dr. Shearer. "Es überrascht mich also nicht, dass eine zehnmal so hohe Leitfähigkeit möglich ist. Die Platzierung von Kohlenstoff-Nanoröhren zu kontrollieren ist tatsächlich der Weg, um ihr volles Potenzial freizusetzen. Das Problem bei der Kommerzialisierung sind die mit der Herstellung ausgerichteter Kohlenstoff-Nanoröhren verbundenen Kosten. Meine Vermutung ist, dass die Kosten mehr als zehnmal so hoch wären".


    Mit dieser Einschätzung konfrontiert, reagierte Nawa-Technologies-Gründer Boulanger gelassen: "Die Millionen-Dollar-Frage!", sagte Boulanger. "Hier ist die Millionen-Dollar-Antwort: Das Verfahren, das wir anwenden, ist dasselbe Verfahren, das für die Beschichtung von Gläsern mit Antireflexbeschichtungen und für Photovoltaik verwendet wird. Es ist bereits sehr billig."

    "In großen Mengen, wie bei diesem Verfahren, ja", fügte Nawa-CEO Ulrik Grape hinzu. "Wir sind fest davon überzeugt, dass unser Prozess mit den bestehenden Elektroden kostenmäßig konkurrieren können wird."

    "Nur um Ihnen einige Zahlen zu nennen", fuhr Boulanger fort, "die Kosten für die Abscheidung der Antireflexbeschichtung im Inneren eines Solarpanels liegen bei einigen Cent pro Quadratmeter. Hier ist es das Gleiche. Wir setzen einfach unser Material auf, weil wir den Prozess beherrschen. Die Wachstumsrate für vertikal ausgerichtete Kohlenstoff-Nanoröhren ist als sehr, sehr schnell bekannt. Wir können vertikal ausgerichtete Nanoröhren bis zu, sagen wir, 100 Mikrometer pro Minute wachsen lassen. Es braucht dazu nur eine Minute im Ofen. Wir haben diesen Prozess auf sehr große Oberflächen skaliert, und mit einem Prozess, der bei atmosphärischem Druck, bei niedrigererTemperaturarbeitet, können wir es ein wenig mit dem Druck einer Zeitung vergleichen. Nicht so schnell, aber fast die gleiche Idee".

    Erste einfache Produkte ab 2022?

    Das Unternehmen hat seine Pilotversuche abgeschlossen und verfügt laut eigenen Aussagen nun über eine voll funktionsfähige Produktionsanlage, die vertikal ausgerichtete Kohlenstoff-Nanoröhren für seine Ultrakondensatoren liefert. Nawa sagt, dass die Elektrodentechnologie mehr oder weniger agnostisch sei: sie kann für zylindrische Zellen oder flache Zellen aller Größen verwendet werden.

    Erste einfache Produkte könnten 2022 auf den Markt kommen. Versionen, die alle Vorteile der Technologie in sich vereinen, ab 2023. Einen ersten Großkunden gibt es wohl auch schon: DenfranzösischenBatteriehersteller Saft, der sich mit PSA undRenaultim Rahmen der European Battery Alliance zusammenschließt, um Elektroauto-Akkus für die Tochtermarken der Konzerne zu entwickeln.


    https://www.focus.de/auto/elek…chneller_id_12627327.html

    Es gibt Besserwisser, die niemals begreifen, daß man Recht haben und doch ein Idiot sein kann ;) :omg