Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

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Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

Beitragvon dkt » Sa 29. Jun 2013, 06:41

Seit schwefelarmer Sprit von den großen Raffinerien produziert wird, stapeln sich große Schwefelvorräte ungenutzt auf den Raffinerie Geländen.

Dabei war schon lange bekannt, dass man damit Batterien bauen könnte, die eine wesentliche höhere Speicherkapazität hätten und außerdem noch billig wären. Problem bis heute war, dass nach etwa 200 Zyklen die Batterie in der Regel zerstört war.

Jetzt hat eine internationale Forschergemeinschaft aus der Universität Hamburg, aus den USA und Südkorea, einen Weg gefunden – ähnlich einem Vulkanisierverfahren, den Schwefel in Kunststoff einzubinden. Damit wird der Schwefel daran gehindert mit dem Elektrolyt zu reagieren. Denn das war bisher der Grund für die kurze Haltbarkeit.

Prof. Patrick Theato von der Hamburger Universität vom Fachbereich Chemie hat nun festgestellt, dass das die nächste Generation von Lithium Ionen Batterien ist. Es kann bis zu 10 mal mehr Energie gespeichert werden als bisher und das zu niedrigeren Kosten.

Quelle:

http://www.ingenieur.de/Themen/Energies ... -Batterien
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Beitragvon agentsmith1612 » Sa 29. Jun 2013, 07:42

Das ist ähnlich wie das was ich schon in einem anderen Thread hier gepostet hatte.

http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semi ... -batteries

Man muss den Schwefel irgendwie im ausgedehnten Zustand eine Hülle bieten, dass er eben nicht zu Polysulfiden reagieren kann.
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Re: Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

Beitragvon liftboy » Sa 29. Jun 2013, 08:33

Wenn hiermit tatsächlich ein bezahlbarer, nicht zu schwerer und vor allem haltbarer Akku produziert werden kann, dürfte das in der Tat der Durchbruch sein.

Fragt sich nur noch, wo dann der Schwefel herkommt, wenn kein Erdöl mehr benötigt wird. :mrgreen:
Gruß Uli
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Re: Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

Beitragvon dkt » Sa 29. Jun 2013, 08:45

Hallo agentsmith1612,

danke für das link. Verstehe ich es richtig? Es sieht so aus, als ob der Schwefel von Titanoxyd eingeschlossen wird, damit er nicht mit dem Elektrolyt reagieren kann. Wenn ich es richtig verstehe hat man auch noch eine Silicon-Graphen-Anode hinzugefügt. Also zwei Neuerungen zur Leistungssteigerung.

Jetzt bin ich einmal gespannt, welche Methode (Vulkanisieren oder Titanoxyd Einschluss) sich durchsetzen wird. Das Sahnehäuptchen wäre dann noch die Silicon-Graphen-Anode zusätzlich.

Grüße

Dieter

PS Wenn der Raffinerieschwefel keinen Nachschub mehr hat, dann holen wir den eben aus den Vulkanen. :roll:
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Re: Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

Beitragvon PowerTower » Sa 29. Jun 2013, 08:51

Na dann, man darf gespannt sein. Ich hätte nix dagegen. Bereits seit zwei Jahren steht der LSP Akku auf der Seite von Winston als fertiges Produkt, allerding sind sie bis heute nur Laborspeicher - und vermutlich ohne diesen Kunststoff:
http://en.winston-battery.com/index.php ... sp-battery
Find ich prinzipiell interessant, allerdings nicht in dieser Größe. 600 Ah wären zwar echt nett, aber davon bekommt man beim besten Willen keine 80 Zellen im Auto unter. Mit 338 mm Bauhöhe eher was für elektrische Busse. Aber bis das tatsächlich marktreif ist, werden wohl noch hoffentlich ein paar andere Größen gebaut.

Immerhin hätte ein 200 kg schwerer LSP Speicher 35 kWh Energiegehalt. Wenn das auch noch bezahlbar wäre, wären viele Probleme gelöst. Interessant finde ich auch, dass man sie bei -35°C betreiben kann, auch wenn die Spannung dann unter 1,2V liegt. Eventuell kann man aber trotzdem auf eine Batterieheizung und -kühlung verzichten, was den Aufwand deutlich reduzieren würde.
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Re: Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

Beitragvon dkt » Sa 29. Jun 2013, 09:03

Das mit dem operativen Temperaturfenster ist sehr interessant. Wenn das nun auch noch auf das vulkanisierte Material, bzw. das Titanoxyd zutrifft, wäre das super.
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Re: Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

Beitragvon Twizyflu » Sa 29. Jun 2013, 22:21

Ich hoffe auch, dass das bald marktreife erlangt und in die Autos kommt.
Es wäre wirklich fein.
Und wenns nur ne verdoppelung der reichweiten wäre - das wäre schon schön!
Sollte es tatsächlich praxistauglich 10 mal mehr sein, dann wäre mit einem Schlag, das Hauptargument der ganzen Kritiker oder Verbrennerbefürworter, vernichtet. E-Autos würden dann wohl auch wesentlich billiger werden.
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Re: Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

Beitragvon Robert » So 30. Jun 2013, 05:43

Dann darf nur noch das Patent nicht in der Schublade eines öltriefenden Magnaten verschwinden...
Wie viel Spass macht dein Auto ?
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Re: Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

Beitragvon Twizyflu » So 30. Jun 2013, 06:00

Hoffen wir lieber, dass der der das patent hält nicht irgendwo verschwindet weil ein ölmagnat es nicht bekommt^^
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Re: Lithium-Schwefel-Batterie – techn. Durchbruch

Beitragvon agentsmith1612 » So 30. Jun 2013, 08:25

dkt hat geschrieben:
Hallo agentsmith1612,

danke für das link. Verstehe ich es richtig? Es sieht so aus, als ob der Schwefel von Titanoxyd eingeschlossen wird, damit er nicht mit dem Elektrolyt reagieren kann. Wenn ich es richtig verstehe hat man auch noch eine Silicon-Graphen-Anode hinzugefügt.


Das Problem ist wohl nicht, dass der Schwefel mit dem Elektrolyt reagiert sondern, dass er untereinander mit sich selber reagiert zu Polysulfiden. Lange Ketten aus ganz vielen Schwefelatomen, wie bei Kunststoffen halt.
Weiterhin wird durch diese Titandioxidhülle, die Ausdehenung kontrolliert. Die Hülle ist so groß wie ein Schwefelpartikel im belandenen Zustand.

Ich glaube hier wird der Begriff Elektrolyt etwas durcheinander gebracht. Elektrolyten sind Flüssigkeiten die Ionen enthalten um die Leitfähigkeit zwischen Anoden und Kathode sicher zu stellen. Zwischen Anode und Kathode sitzt ein Seperator der nur die Ionen durchlässt die wichtig sind. In unserem Fall ist das Lithium. Lithium befindet sich also im Elektrolyten also einfach positiv geladenen Lithiumionen und wird in der Lathode auch immer als Lithiumionen eingebaut in der Anode hingegen wird es zunächst als positive Lithium aufgenommen erhält aber durch die Anode noch ein Elektronen und ist damit "elementares" Lithium welcher sich dann in einer Matrix befindet.
Eine Besonderheit des Li-Ion Akkus ist ja, dass Lithium sowohl die Reaktion "zur Gewinnung der Elektronen" macht, als auch das aktive Elektroylt Ionen ist welches dann zur Kathode-Anode wandert.

Woher der ganze Schwefel kommt ? Zuerstmal gibt es viele Lagerstätten auf der Welt wo der Schwefel geparkt wird der aus der Entschwefelung von Kraftstoff und Rauchgasentschwefelung von Kraftwerksabgasen kommt. Das würde ich Schätzen ist schon ziemlich viel.
Dann haben wir weiterhin noch alle möglichen sulfathaltigen Gesteine und auch viele große Lagerstätten. Über die Verfügbarkeit brauchen wir uns glaube ich keine Gedanken machen.

Die Schwefel Kathode und die Si-Anode haben zusammen das Potenzial in Zukunft unsere Akkus wirklich in Sachen Kapazität weiter nach Vorne zu bringen.
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