Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Batterieforschung: Bionik senkt Befüllzeit

13.10.2011
Von der Natur inspiriert ist die neuste Entwicklung der Ingenieure des KIT. Um die porösen Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien schneller mit flüssigem Elektrolyten zu befüllen, nutzen sie einen physikochemischen Effekt, der auch den Wassertransport in Bäumen ermöglicht.

Das neue Verfahren kann bei der Batterieherstellung den Durchsatz erhöhen und die Investitionskosten senken. Diese und andere Innovationen stellt das KIT vom 18. bis 20. Oktober auf der Internationalen Elektromobilitätsmesse eCarTec in München vor (Halle A5, Stand 323).

Die Elektroden im Inneren von modernen Batterien sind porös wie ein Schwamm. Anders als haushaltsübliche Schwämme liegt aber die Porengröße im Mikrometerbereich. Dadurch hat die Elektrode eine sehr große Oberfläche und bietet den chemischen Prozessen bei der elektrischen Be- und Entladung viel Platz. Dies ist eine notwendige Voraussetzung, um Batterien für Elektroautos zu entwickeln, die große Reichweite ermöglichen und schnell aufladbar sind.

„Doch die Poren müssen auch vollständig mit dem Elektrolyten gefüllt sein, um optimal zu funktionieren“, erklärt Dr. Wilhelm Pfleging vom KIT. Der flüssige Elektrolyt ist das Transportmedium, in dem die geladenen Ionen zwischen Anode und Kathode innerhalb der Batterie fließen können. „Ohne Elektrolyt gibt es keinen Ladungsausgleich im Innern und dann kann auch außen kein Strom fließen“. Die Materialien, die in den Elektroden auf der einen Seite und im Elektrolyten auf der anderen Seite zum Einsatz kommen, sind allerdings in allen gängigen Hochenergiebatterien für die Automobilindustrie so beschaffen, dass der flüssige Elektrolyt die Elektrodenoberfläche nur schlecht benetzt.

Deshalb wird bei der Batterieproduktion bislang viel Zeit und Aufwand darauf verwendet, den Elektrolyten möglichst bis in die kleinste Pore zu ziehen und so die Batterieleistung zu maximieren. In teuren und zeitaufwändigen Vakuum- und Warmlagerungsprozessen wird die Flüssigkeit ins Material regelrecht hineingezwungen. „Mit unserem neuen Verfahren können wir diese Zeit von vielen Stunden auf wenige Minuten reduzieren“, bestätigt Pfleging. Um diesen erstaunlichen Effekt zu erzielen, bedient er sich gewissermaßen der Natur. Mit einer mechanisch-chemischen Technologie wird die Elektroden so verändert, dass der Elektrolyt so zuverlässig in die Batterie gesogen wird wie Wasser in hohe Bäume. Dadurch verteilt sich der Elektrolyt sehr rasch über das gesamte Material und führt sogar zu deutlich verbesserten Leistungsdaten der damit hergestellten Batterien.

„Mit der neuartigen Elektrodenmodifikation gelingt es den maschinellen Aufwand und die Produktionszeiten für die Befüllung von Lithium-Ionen-Zellen mit Elektrolyt drastisch zu reduzieren“, würdigt Andreas Gutsch die Entwicklung. Im Projekt Competence E koordiniert er am KIT die Arbeit von über 250 Wissenschaftlern, um das große Innovationspotential aus der Vielzahl der Teilverbesserungen auszunutzen und mit dem Gesamtsystem im Focus weiterzuentwickeln. „Nun ist es einem interdisziplinären Team aus Physikern, Chemikern, Materialforschern und Verfahrenstechnikern gelungen, einen wichtigen Schritt hin zu günstigen Batterien zu machen“. Das zum Patent angemeldete Verfahren soll möglichst schnell in die Produktionslinien der Batteriehersteller integriert werden. „Wir forcieren die Lizenzierung, um die Innovationslücke zwischen Entwicklung und Industrie möglichst rasch zu schließen. Eine ganze Reihe renommierter Unternehmen haben bereits nach Lizenzvereinbarungen gefragt. Am KIT machen wir exzellente Forschung für die Anwendung und nicht für die Schublade.“

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Weiterer Kontakt:

Kosta Schinarakis
Presse, Kommunikation
und Marketing
Tel.: +49 721 608 -41956
Fax: +49 721 608 -43658
E-Mail: schinarakis@kit.edu

Monika Landgraf | idw
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu

Weitere Berichte zu: Batterie Batterieforschung Befüllzeit Bionik Elektrode Elektrolyt Pfleging

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Energieproduzierende Fenster stehen kurz bevor
23.02.2017 | University of Minnesota / Università degli Studi di Milano-Bicocca

nachricht Hauchdünn wie ein Atom: Ein revolutionärer Halbleiter für die Elektronik
23.02.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie