Lithiumbatterien für alle Klimazonen, beständig gegen Hitze und Kälte

Neue Lithiumbatterien wurden entwickelt, die für alle Klimazonen geeignet sind, kältebeständig und auch bei höheren Temperaturen stabil arbeiten. Optimierte Materialien und eine integrierte Heizung ermöglichen den Betrieb in einem breiten Temperaturbereich von -50 °C bis 75 °C. Die Ergebnisse wurden von Forschern der Pennsylvania State University in den USA in der Fachzeitschrift Joule veröffentlicht.

Lithiumbatterien, erklärt Studienleiter Chao-Yang Wang, wurden ursprünglich nicht für die breite Palette von Anwendungen entwickelt, die sie heute unterstützen.

Sie wurden ursprünglich für elektronische Geräte wie Computer und Smartphones entwickelt, die bei Temperaturen um 25 Grad Celsius oder etwas über Raumtemperatur arbeiten. „Da diese Batterien nun in Elektrofahrzeugen, Rechenzentren und Großsystemen eingesetzt werden, die sehr hohe Temperaturen erreichen können“, bemerkt Wang, „ist es für die Hersteller schwierig geworden, eine stabile Betriebstemperatur zu gewährleisten. Um die Gesellschaft durch großflächige, mit Lithiumbatterien betriebene Systeme weiter zu verbessern, müssen wir diesen grundlegenden Konstruktionsfehler beheben.“

Um dieses Problem zu lösen, haben Forscher der Penn State University einen neuartigen Ansatz zur Optimierung der Batteriematerialien entwickelt. Ziel ist es, hohe Stabilität und Sicherheit in heißen Umgebungen zu gewährleisten und gleichzeitig durch interne Heizung den Betrieb der Batterie in kalten Umgebungen zu ermöglichen. Die geplante interne Heizstruktur besteht aus einer nur etwa 0,10 Tausendstel Millimeter dicken Nickelfolie (etwas größer als ein rotes Blutkörperchen). Dadurch kann das System die Temperatur selbstständig regulieren, ohne Gewicht oder Größe der Batterie zu erhöhen.