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Lithium-Ionen-Akku bleibt kühl
Ein neuartiger Lithium-Ionen-Akku hält viel mehr Energie als frühere Versionen und funktioniert trotzdem gut bei hohen Temperaturen. Es könnte sich für Hybrid- und Elektroautos als nützlich erweisen, bei denen hochdichte Batterien normalerweise mit Sicherheitsrisiken verbunden sind.
Speichermedien : Leyden Energy stellt Lithium-Ionen-Batterien in zwei Formaten her, um Verbrauchergeräte mit Strom zu versorgen.
Leydener Energie verwendet einen Graphitstromkollektor und Imidsalz im Elektrolyt der Batterie. Diese Materialien sorgen dafür, dass die Batterie länger hält und höheren Temperaturen standhält; Leyden hat es abgelehnt, darüber zu diskutieren, wie es höhere Energiedichten erreicht hat.
Der Akku hat nach eigenen Angaben eine Energiedichte von 225 Wattstunden pro Kilogramm. Dies liegt im High-End-Bereich der Laptop-Batterien und etwa 50 Prozent höher als bei Lithium-Ionen-Batterien, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Das vier Jahre alte Startup erwartet, dass seine Zellen noch in diesem Jahr von einem Tablet-PC-Hersteller verwendet werden, sagt Aakar Patel, CEO von Leyden.
Lithium-Ionen-Batterien werden häufig in der Unterhaltungselektronik verwendet, aber Designänderungen sind erforderlich, um sicherzustellen, dass sie in Elektro- oder Hybridautos sicher funktionieren. Autohersteller sind normalerweise gezwungen, Batterien mit geringerer Dichte zu verwenden und Elektronik und Kühlsysteme zu verwenden, um sicherzustellen, dass die Batteriezellen nicht zu heiß werden. Tesla Motors verwendet zum Beispiel Batterien, die denen in Laptops ähneln, um seine Roadster Sportwagen. Das Unternehmen verwendet Flüssigkeitskühlung und Wärmemanagement-Elektronik und -Software, um Überhitzung und andere Probleme zu vermeiden.
Für Elektrofahrzeugbatterien wird manchmal ein Kathodenmaterial wie Lithium-Eisenphosphat verwendet, da es hohen Temperaturen standhalten kann. Der Nachteil besteht darin, dass es eine relativ niedrige Energiedichte hat – etwa 140 Wattstunden pro Kilogramm.
Leyden konzentriert sich auf den Elektrolyten und den Stromkollektor, weil beide die Leistung von Kathode und Anode beeinflussen und dazu beitragen, die Langlebigkeit und Stabilität einer Batterie zu bestimmen, sagt Patel. Das Ergebnis sind Akkus, die bei Temperaturen bis 60 °C genauso gut funktionieren, fügt er hinzu.
Die Batterie von Leiden ersetzt Lithiumhexafluorophosphat, einen der Bestandteile einer Lithium-Ionen-Batterie, durch Imidsalz. Im Gegensatz zu Lithiumhexafluorophosphat reagiert es nicht mit Wasser in der Batteriezelle, eine Reaktion, die die Lebensdauer einer Batterie erheblich verschlechtert. Auch Lithiumhexafluorophosphat beginnt sich bei Raumtemperatur zu zersetzen und verliert bei einer Temperatur von 55 °C stärker an Wirksamkeit. Imidsalz beginnt sich bei höheren Temperaturen nicht zu zersetzen.
Imidsalz kann jedoch Probleme verursachen, indem es den Aluminiumstromkollektor korrodiert, der typischerweise in einer Batteriezelle zu finden ist. Graphit ist ein guter Ersatz, weil es gegen diesen Angriff immun ist. Der entscheidende Fortschritt für Leiden ist nicht der Elektrolyt. Ihre Magie besteht darin, dass sie kein Aluminium als Stromabnehmer verwenden, sagt Venkat Srinivasan, ein Wissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory, der die Technologie des Unternehmens gesehen hat. Diese Änderung ermöglichte es ihnen, den Elektrolyten zu wechseln.
Patel sagt, dass die Batterien anstelle einer Flüssigkeitskühlung eine Luftkühlung verwenden könnten, was sie billiger und leichter machen würde. Das Unternehmen entwickelt auch Batteriemanagement-Elektronik und -Software, um Über- oder Unterladung zu verhindern, Probleme, die die Batterielebensdauer beeinträchtigen können, sagt er. Leiden vor kurzem erhalten ein Zuschuss in Höhe von 2,96 Millionen US-Dollar aus Kalifornien an einem Projekt zur Produktion von 10 Autobatteriepacks pro Monat.
Die Zelltechnologie von Leyden bietet einen sehr realen Vorteil für einen Fahrzeugbatteriepack in Bezug auf Wärmemanagement, Lebensdauerleistung und Energiedichte, sagt Brian Wismann, Direktor Produktentwicklung bei Brammo, einem Unternehmen, das Elektromotorräder entwickelt und interessiert ist mit der Technologie von Leiden.
Die neue Technologie von Leiden wird erstmals in Laptop-Akkus zum Einsatz kommen. Das Unternehmen sagt, dass diese Akkus über 1.000 Lade- und Entladezyklen erreichen, verglichen mit 300 Zyklen bei einem typischen Laptop-Akku, und eine dreijährige Garantie anstelle der üblichen einjährigen Garantie haben.