Die rasanten Fortschritte in der Lithium-Ionen-Batterietechnologie (Li-Ion) in den letzten zehn Jahren haben sich als äußerst vorteilhaft für verwandte Branchen erwiesen, insbesondere für Elektrofahrzeuge und Energiespeicher.
Die Marktstärke dieser Branchen ist eng mit der Leistung und Haltbarkeit von Li-Ionen-Batterien verbunden, da leistungsfähigere Batterien Anreize für die Nutzung von Elektrofahrzeugen und die Erzeugung erneuerbarer Energien bieten. Aufgrund dieser engen Verbindung zur Industrie werden die Auswirkungen von Innovationen in der Li-Ionen-Batterietechnologie erheblich verstärkt.
Aus diesem Grund sind zwei aktuelle Durchbrüche, einer von Tesla und einer von HPQ Silicon (einem in Kanada ansässigen Unternehmen für Nano-Silizium-Materialien), so wichtig.
Der erste spannende Durchbruch besteht darin, dass Tesla in Zusammenarbeit mit der Dalhousie University an innovativen Verbesserungen bei der Anzahl der Ladezyklen arbeitet, die Li-Ionen-Batterien durchführen können. Die Partnerschaft hat kürzlich einen Modellversuch abgeschlossen, bei dem eine beeindruckende Steigerung der Ladezykluskapazität erreicht wurde.
Tesla Model S Standard 100kWh Akkupack (Forbes)
Die typische Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien liegt zwischen 500 und 1500 Ladezyklen, wobei der Durchschnitt bei 1000 liegt.
Tesla hat mit der Entwicklung von Batterieprototypen, die bis zu 4000 Ladezyklen schaffen, sein Talent für technologische Innovationen unter Beweis gestellt und Erwartungen übertroffen. Eine Vervierfachung der derzeitigen Standard-Ladezykluskapazität von Lithium-Ionen-Batterien würde die Langlebigkeit von Lithium-Ionen-Batterien massiv erhöhen.
Wie bereits erwähnt, würde diese Entwicklung in der Li-Ionen-Batterietechnologie auch auf verwandte Märkte übergreifen.
Der zweite aufregende Durchbruch in der Li-Ion-Batterietechnologie ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen HPQ Silicon und Professor Lionel ROUÉ vom Institut National de Recherche Scientifique (INRS).
Professor Lionel ROUÉ hat ein wissenschaftliches Programm entwickelt, das sich auf die Untersuchung neuer Elektrodenmaterialien für verschiedene Anwendungen von industriellem Interesse (Batterien, Aluminiumproduktion usw.) konzentriert. In den letzten Jahren war ein bedeutender Teil seiner Forschungstätigkeit der Untersuchung von Si- Anoden für Li-Ionen-Batterien und der Entwicklung von In-situ-Charakterisierungsmethoden für Batterien gewidmet. Er ist Autor von mehr als 150 Veröffentlichungen, darunter zwanzig Artikel und 2 Patente über Si-basierte Anoden für Lithium-Ionen-Batterien. Für seine Arbeit auf diesem Gebiet wurde er mit dem Energia-Preis der Quebec Association for the Mastery of Energy ausgezeichnet.
Im Rahmen der Projekte dieser Zusammenarbeit mit Professor Lionel ROUÉ werden die elektrochemischen Leistungen verschiedener mit dem HPQ PUREVAP™ Quartz Reduction Reactor ("QRR") hergestellter Materialien für Li-Ionen-Batterien bewertet.
Neben der Zusammenarbeit mit Prof. ROUÉ arbeitet HPQ auch mit PyroGenesis Canada Inc.(TSX-V: PYR) zusammen, um den PUREVAP™ Silicon Nano Reactor (SiNR) zu entwickeln, ein neues proprietäres Verfahren, das verschiedene Reinheiten von Silizium (Si) als Ausgangsmaterial verwenden kann, HPQ arbeitet mit Apollon Solar aus Frankreich zusammen, um deren patentiertes Verfahren zu nutzen und eine Fähigkeit zur kommerziellen Herstellung von porösen Siliziumwafern und porösen Siliziumpulvern für Festkörperbatterien und porösen Siliziumpulvern für Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln.
Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der Ersatz von Graphitmaterialien durch Siliziumanoden in Li-Ionen-Batterien eine fast zehnfache (10x) Erhöhung der spezifischen Kapazität der Anode verspricht, was zu einer Steigerung der Energiedichte von Li-Ionen-Batterien um 20-40% führt.
Eine derart drastische Erhöhung der Energiedichte könnte die Reichweite eines Elektrofahrzeugs zwischen zwei Ladevorgängen verdoppeln, ohne dass das Gewicht des Fahrzeugs darunter leidet.
Silizium ist ein leichtes Mineral und wird häufig als Ersatz für Stahl in Autos verwendet, um das Fahrzeuggewicht und die Abhängigkeit vom Benzin zu verringern. Auch für die Batteriespeicherindustrie würden sich die Marktbedingungen durch diese Innovation deutlich verbessern.
Der Weg zu 100 % erneuerbaren Energien erfordert billige Energiespeicher (Shutterstock).
Die Energieerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern ist häufig auf Batteriespeicherung angewiesen, da die Energieerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern an- und abschaltbar ist. Eine Verbesserung der Effizienz der Lithium-Ionen-Batterietechnologie würde den Preis für die Speicherung überschüssiger erneuerbarer Energie drastisch senken und die Rentabilität weiter erhöhen.
Technologische Fortschritte bei der Speicherung von Lithium-Ionen-Batterien sind für die grüne Industrie von einzigartiger Bedeutung, da sie gleichzeitig die Marktstärke von Elektrofahrzeugen und der Energiespeicherindustrie fördern.
Die beschriebenen Innovationen, die von Tesla und HPQ sowie ihren jeweiligen akademischen Partnern vorgestellt wurden, geben einen Ausblick auf die Zukunft.
Die massiv gesteigerte Leistung, Effizienz und Langlebigkeit von Lithium-Ionen-Batterien wird für die Volkswirtschaften, die sich dafür entscheiden, eine Vielzahl von Vorteilen mit sich bringen, insbesondere im Zeitalter der globalen Elektrifizierung. Diese Fortschritte zeigen weiterhin die bemerkenswerte Stärke und Vielseitigkeit von Silizium als Herstellungsmaterial und weisen darauf hin, dass eine technologische Revolution der Energiespeicherung in vollem Gange ist.
HPQ Silicon ist ein in Quebec ansässiger Tier-1-Industrieemittent der TSX Venture Exchange. Mit der Unterstützung der erstklassigen Technologiepartner PyroGenesis Canada und NOVACIUM SAS entwickelt das Unternehmen neue umweltfreundliche Verfahren, die für die Herstellung der entscheidenden Materialien, die zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen erforderlich sind, entscheidend sind.
