na endlich: Akkus mit 6-facher Kapazität

[Standspurpirat51595]

Anlegerberater und potente Kunden wissen es schon länger und haben deshalb ihre Geldanlagen entsprechend gesteuert:

neue Lithium-Akku-Technik mit Silicium werden einen gewaltigen Schub einläuten, denn theoretisch ist eine Erhöhung um das 6fache an Kapazität möglich, und Temperaturprobleme gehören der Vergangenheit an, da es Trocken-Akkus sein werden.

Das kann einen gewaltigen Schub für E-Autos bewirken, zumal auch viel weniger Material eingesetzt werden muss bei gleichzeitig höherer Speicherkapazität und damit die "schweren Akkus" der Vergangenheit angehören.

Wie jede Technik, welche bereits bejubelt, wieder Problembehaftet versank, ist auch hierbei noch einiges vor einer Markteinführung zu bewältigen. Aber die Geldanleger stürzen sich bereits auf die Aktien der in Frage kommenden Hersteller.

Wer mehr Infos zum Thema möchte:

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, Hahn-Meitner-Platz 1, 14109 Berlin, Germany

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b02032

[Batterietester253]

Google mal nach Festplatten mit 1000 facher Kapazität...

Wenn es für einen Tesla einen 450A-Akku gibt der 400kg weniger wiegt und das gleiche kostet, wie er aktuelle, welche dann auch bestellt werden kann... DANN!...

[Druckluftschrauber51197]

Zitat:

@lon schrieb am 10. August 2016 um 15:03:44 Uhr:

Google mal nach Festplatten mit 1000 facher Kapazität...

Wenn es für einen Tesla einen 450A-Akku gibt der 400kg weniger wiegt und das gleiche kostet, wie er aktuelle, welche dann auch bestellt werden kann... DANN!...

450A hat mein Akku vom Focus jetzt auch schon und das bei ca. 10kg !!!

[Standspurpirat51595]

Zitat:

@lon schrieb am 10. August 2016 um 15:03:44 Uhr:

Google mal nach Festplatten mit 1000 facher Kapazität...

Wenn es für einen Tesla einen 450A-Akku gibt der 400kg weniger wiegt und das gleiche kostet, wie er aktuelle, welche dann auch bestellt werden kann... DANN!...

Für jede Produktion gilt:

- wem gehören die Patent-Rechte

- wer wird es also auf den Markt bringen

UND

- woher kommt die Kapitalbeteiligung!

Da jetzt offensichtlich die Beteiligungen für Lithium in traumhafte Höhen schnellen mit guten Aussichten auf entsprechende Gewinne, wird man von der Anlegerseite die Füße nicht still halten, und zur entsprechenden Produktion auch drängen.

Wo jedoch, wie im Falle der Festplatten, sich die Möglichkeiten einer Beteiligung nicht ergeben, weil bereits alles in festen Händen weniger ist, ist auch kein Interesse vorhanden von Seiten der Hersteller, die eigenen alten Produktionsstätten vorzeitig abzuschalten ohne die entsprechend vorher kalkulierten Gewinne realisiert zu haben. Also bleibt dabei viel in den Schubladen. Auf dem Energiesektorbereich gibt es aber ganz andere Möglichkeiten einer vorzeitigen Gewinn-Realisierung ohne Verluste bei alten Produktionen hinnehmen zu müssen. Feiner Unterschied.

[GaryK]

Abwarten. Ich fang mal kurz an zu raten

(a) Silizium kristallisiert kubisch-flächenzentriert. http://www.leifiphysik.de/.../silizium-kristall ... da ist in der Mitte am meisten Platz.

(b) Setzt sich das Li also in die Mitte der Elementarzelle, so hast du die acht Ecken mit je 1/8 Silizium besetzt und die 6 Flächen mit je 1/2 Si. Also insgesamt vier Si Atome je Lithium bei einer 100%igen Ausnutzung der Packung.

Daraus folgt: 4 x Si plus Li wiegen 0,119 kg/mol. Faraday Konstante sind 96485 As/mol, Zellspannung Li gegen Luft maximal 2.96V. Was 285.000 VAs (Joule bzw. W x s) je Mol ergibt. Sind 2.39 MJ/kg und das 800 Wh/kg als "Grenzwert". Aktuelle Li-ionen liegen bei 250 Wh/kg incl. Verpackung und Gegenelektrode.

Ist gut, aber den Faktor 6 sehe ich erstmal nicht. Praktisch wird das Faktor zwei bis maximal drei gegenüber den aktuellen Systemen geben. Es sei denn, man wählt einen sehr pressewirksamen (schlechten) Bezugspunkt wie "alte" LiFePO4 Systeme mit 100 Wh/kg.

[Standspurpirat51595]

Zitat:

@GaryK schrieb am 10. August 2016 um 18:00:43 Uhr:

Abwarten. Ich fang mal kurz an zu raten

(a) Silizium kristallisiert kubisch-flächenzentriert. http://www.leifiphysik.de/.../silizium-kristall ... da ist in der Mitte am meisten Platz.

(b) Setzt sich das Li also in die Mitte der Elementarzelle, so hast du die acht Ecken mit je 1/8 Silizium besetzt und die 6 Flächen mit je 1/2 Si. Also insgesamt vier Si Atome je Lithium bei einer 100%igen Ausnutzung der Packung.

Daraus folgt: 4 x Si plus Li wiegen 0,119 kg/mol. Faraday Konstante sind 96485 As/mol, Zellspannung Li gegen Luft maximal 2.96V. Was 285.000 VAs (Joule bzw. W x s) je Mol ergibt. Sind 2.39 MJ/kg und das 800 Wh/kg als "Grenzwert". Aktuelle Li-ionen liegen bei 250 Wh/kg incl. Verpackung und Gegenelektrode.

Ist gut, aber den Faktor 6 sehe ich erstmal nicht. Praktisch wird das Faktor zwei bis maximal drei gegenüber den aktuellen Systemen geben. Es sei denn, man wählt einen sehr pressewirksamen (schlechten) Bezugspunkt wie "alte" LiFePO4 Systeme mit 100 Wh/kg.

ohne mal jetzt rechnerische Details zu untersuchen, liest sich das hier

http://www.chemie.de/.../...n-um-das-sechsfache-gesteigert-werden.html

aber anders:

Sechsfache Kapazität theoretisch erreichbar

Nach dem Entladen bleibt in der Silizium-Grenzschicht zum Elektrolyten etwa ein Lithium-Ion pro Silizium-Platz in der Elektrode zurück. Damit errechnet Beatrix-Kamelia Seidlhofer, dass die theoretisch maximale Kapazität solcher Silizium-Lithium-Batterien bei etwa 2300 Milliamperestunden/Gramm liegt. Das ist mehr als das Sechsfache der theoretisch maximal erreichbaren Kapazität bei einem Lithium-Ionen-Akku, der mit Graphit arbeitet (372 mAh/g).

[rcc]

Juhu, die haben ein schon bekanntes System mit einer neuen Technik genauer analysiert als das bisher möglich war....Nichts neues wie man die Si-Anode zyklenstabil bekommt etc.

[Standspurpirat51595]

Zitat:

@rcc schrieb am 10. August 2016 um 18:13:53 Uhr:

Juhu, die haben ein schon bekanntes System mit einer neuen Technik genauer analysiert als das bisher möglich war....Nichts neues wie man die Si-Anode zyklenstabil bekommt etc.

Fein. Dann steht also so ein Akku bei Dir ungenutzt im Keller, oder wo?

[Standspurpirat51595]

wer lesen kann und will:

Mit Neutronenmessungen am Institut Laue-Langevin, Grenoble, Frankreich, konnten die Forscher zeigen, dass beim Aufladen die Lithium-Ionen nicht tief in das Silizium eindringen, sondern sich vor allem in der unmittelbaren Grenzschicht einlagern: So entsteht eine nur 20 Nanometer dünne Schicht, die extrem viel Lithium enthält. Damit würden schon extrem dünne Silizium-Schichten ausreichen, um eine maximale Beladung mit Lithium zu ermöglichen.

Zitat Ende.

Wir haben hier aber geballtes, ungenutzten Wissen rumtippen ...

Da könnte man sich die aufwendigen Messungen auch sparen und viele Forschungsgelder.

[Audi-gibt-Omega]

zunächst sehe ich in der Technologie eine erhebliche Materialeinsparung insbes. an reinem Lithium, was jetzt aber bei bisherigem Kostensatz von ca 2...3 % der derzeitigen Akkukosten eh nicht viel ist. Hochreines Silizium haben wir dank der Solarzellenindustrie mehr als reichlich im Lande (Wacker, BASF) In Sachsen gibt es sogar verwertbare Li-Vorkommen (verschiedene Tone).

Rechnet man jetzt alles zusammen, sollte aus D ein Li-Akku Muschterländle machen können.

Leider ist zuwenig bekannt über Zyklenfestigkeit solcher Li-Si-Konstrukte oder das was bekannt ist, sagt zumindest derzeit nichts Gutes (schnelle Zerstörung der Struktur - na toll!)

Also zum jetzigen Zeitpunkt schon von Versechsfachung der Akkukapazität zu sprechen, halte ich "ein wenig" verfrüht.

Von solcherart "Aktientips" die "durch die Decke" gehen würd ich mich nicht blenden lassen. Wenn die technischen Eckdaten stabil und belastbar sind, und die Produktion entsprechned preisgünstig machbar ist, dann...

[Achsmanschette86]

Kreisel Electric ist Euch bekannt? Siehe Artikel bei SPON:

http://www.spiegel.de/.../...lektrisiert-mit-neuem-akku-a-1097291.html

Zitat:

Kreisel Electric arbeitet anders. Die Firma besitzt zwei Patente auf das Batteriesystem. Diese stoßen auf Interesse - auch bei Volkswagen. Der vom Abgasskandal gebeutelte Konzern setzt nun auf den Ausbau der E-Mobilität und steht derzeit im Austausch mit möglichen Partnern für die Batterieentwicklung- und Produktion, wie ein Unternehmenssprecher auf Anfrage von SPIEGEL ONLINE mitteilte. "Auch die Firma Kreisel mit ihren leistungsfähigen Batterien ist unserem Unternehmen bekannt", so der Sprecher.

Da frage ich mich, warum VW den e-Up und e-Sonstwas nicht gleich mit Kreisel-Technologie ausstattet... Da könnte ich meinen "Gammel-Diesel" gerne umtauschen.

[GaryK]

Man hat am Paper ganz gut gesehen, dass die hohe Li-Dichte nur in der Grenzsschicht erzielt wurde. Ein Akku besteht nicht nur aus Grenzsschicht. Daher wars halt sehr "Effektheischend".

Bei LiFePO4 war die erste richtige Publikation aus 1996, LiCo Forschung ist aus den 80ern. Also haben wir verflixt viel Zeit bis das Zeugs an den Markt kommt.

[rcc]

Zitat:

@Karlodererste schrieb am 10. August 2016 um 18:27:37 Uhr:

Zitat:

@rcc schrieb am 10. August 2016 um 18:13:53 Uhr:

Juhu, die haben ein schon bekanntes System mit einer neuen Technik genauer analysiert als das bisher möglich war....Nichts neues wie man die Si-Anode zyklenstabil bekommt etc.

Fein. Dann steht also so ein Akku bei Dir ungenutzt im Keller, oder wo?

Ja, Zellen mit Si-Anode laufen bei uns im Labor. Nur hat bisher kein Hersteller eine zeigen können die auch lange genug läuft...

[rcc]

Zitat:

@Audi-gibt-Omega schrieb am 11. August 2016 um 11:48:53 Uhr:

zunächst sehe ich in der Technologie eine erhebliche Materialeinsparung insbes. an reinem Lithium, was jetzt aber bei bisherigem Kostensatz von ca 2...3 % der derzeitigen Akkukosten eh nicht viel ist. Hochreines Silizium haben wir dank der Solarzellenindustrie mehr als reichlich im Lande (Wacker, BASF) In Sachsen gibt es sogar verwertbare Li-Vorkommen (verschiedene Tone).

Rechnet man jetzt alles zusammen, sollte aus D ein Li-Akku Muschterländle machen können.

Leider ist zuwenig bekannt über Zyklenfestigkeit solcher Li-Si-Konstrukte oder das was bekannt ist, sagt zumindest derzeit nichts Gutes (schnelle Zerstörung der Struktur - na toll!)

Also zum jetzigen Zeitpunkt schon von Versechsfachung der Akkukapazität zu sprechen, halte ich "ein wenig" verfrüht.

Warum soll das jetzt groß Lithium sparen? Die Ionen die Energie im Endeffekt "speichern" werden nach wie vor hin und her geschubbst, auch in gleicher Anzahl. SEI-Aufbau gegen Si hat man genauso wegen dem niedrigem Potential, außer man macht parallel auch gleich noch einen Festkörperelektrolyt serienreif wenn man schonmal dabei ist die ganzen Probleme der Si-Anode zu lösen

[Audi-gibt-Omega]

Die Akkukapazität berechnet sich eben lediglich aus den am Ionenaustausch beteiligten Li-Atome bzw. deren Elektronen. Das Problem bisheriger Graphitbasierter Elekroden war die geringe Anzahl reagierender Ionen bezogen auf deren Gesamtinhalt im Akku. Im KIT (Karlsruhe) haben sie nun ein Verfahren gefunden, was die reaktive Ionendichte ebenfalls ca. versechsfacht. DAS fand ich weit interessanter, da dieses Teil mit den bereits auf erwiesener Beständigkeit derartiger Elektroden auskommt, nur eben die Kapazität und damit die Energiedichte deutlich erhöhen kann. Das klappt sogar in der im Labor hergestellten Zelle im KIT.

Mit den von mir gemessenen Zellen (im Prinzip einsatzfähig) komme ich ja auch schon auf erstaunliche 525 Wh/kg

Da gehen noch was fürs Gehäuse und Separatoren zwischen den Zellen weg, Temperierung der Zellen aber ich schätze, mit sowas kkönnte ich aus einem heutigen 145kg schweren Nissan-LEAF Akku doch etwa 68kWh (10% Restladung) rauskitzeln, also für praktische 400km - das ist Stand HEUTE - ich denke, nicht schlecht.

Von daher finde ich die 60kWh-Version des LEAF für 2017 alles andere als utopisch.