Kobalt ist seit jeher eine teure und zerbrechliche Lieferkette, und das US-Energieministerium hat vor drei Jahren ein Forschungsprojekt gestartet, um Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln, die kein Kobalt benötigen, wodurch die Entwicklung neuer Energie Fahrzeugtechnologien beschleunigt und gleichzeitig die Kosten für die Batterien gesenkt werden, wodurch Sie billiger werden.
Die Basis für Elektrofahrzeuge und industrielle Energiespeicher mit längerer Akkulaufzeit.
Der Material Wissenschaftler Gerd Ceder, Forschungs Projektdirektor am Lawrence Berkeley National Laboratory, arbeitet derzeit an einem "ungeordneten Steinsalz" als Kathode für wiederaufladbare Batterien. Typischerweise benötigt die Kathode eines Lithium-Ionen-Akkus Kobalt, um eine geschichtete Struktur zu erhalten, so dass die Lithium-Ionen erfolgreich durchlaufen.
Doch vor vielen Jahren fanden Professor Ceder und seine Kollegen einige neue Materialien, die mehr Lithium-Ionen speichern konnten und versprachen, die Energiedichte von Lithium-Batterien ohne den Einsatz von Kobalt zu erhöhen.
In einem Interview mit mit Technical Review, Professor Ceder über die Herausforderungen neuer Batterie Materialien, die Vorteile von Lithium-Batterien und warum die Batterietechnik immer wieder zu stagnieren scheint.
Figur 丨 Professor Gerd Ceder
MIT Tech Review: Was gibt es als nächstes für Ihr neues Composites-Entwicklungsprojekt?
Gerd Ceder: Wir sind vor vier Jahren auf dieses Konzept gestoßen, und jetzt haben wir eine Menge Verbindungen mit idealen Eigenschaften gefunden, und dann werden wir einige Materialien abholen, mit denen wir experimentieren müssen, und wenn das neue Material das Problem löst, mit dem wir konfrontiert sind, dann ist die nächste Stufe ein kommerzieller Versuch. Für diese Materialien müssen Sie zunächst eine gute Ladungs Entladungsrate sowie die übliche Zyklusdauer der Batterie haben.
Wir verarbeiten das Material dann auf verschiedene Weise, um die Leistung der Batterie weiter zu verbessern.
Im Moment haben wir die nächste Testphase für einige der vielversprechendsten Materialien durchgeführt, was meiner Meinung nach einer der vielversprechendsten Erfolge ist, die ich seit meiner Arbeit an diesem Material hatte.
MIT Tech Review: Warum nimmt ein neues Material so lange vom Labor auf den Markt?
Gerd Ceder: jedes kommerzielle Produkt wird in diesem Prozess eine lange Zeit in Anspruch nehmen, und die Geschwindigkeit von Forschung und Entwicklung wird nicht zu viel sein, um den gesamten Prozess zu fördern, denn die Materialoptimierung, die Prüfung, sowie die Akzeptanz der Verbraucher und andere Faktoren werden die Auflistung der Produkte beeinflussen. Für Batterien muss in dieser Zeit das Material massenhaft produziert, getestet und dann für bis zu 2 Jahre Test an den Batteriehersteller geschickt werden.
Selbst wenn wir heute im Labor ein perfektes Material gefunden hätten, würde es 6-10 Jahre dauern, bis das Produkt auf den Markt kommt.
MIT Tech Review: Sie haben vor ein paar Jahren gesagt, dass "Festkörper Batterien eine nahezu perfekte Batterie sind", glauben Sie jetzt? Gerd Ceder: Festkörper Batterien bleiben die "perfekte Batterie" in meinem Herzen, und da bin ich optimistisch.
Die Anstrengungen, die die Menschen in diesem Bereich Unternehmen, werden schließlich durch Festkörper batterieprodukte mit hervorragender Leistung ersetzt.
Aber es muss gesagt werden, dass Festkörper Batterien eine Menge Probleme zu lösen haben, das größte Problem des Festkörper Elektrolyten ist seine eigene Instabilität, und aus diesem Grund hat bisher niemand die Massenproduktion von Festkörper Batterien realisiert.
Aber trotzdem denke ich, dass dies derzeit eine der vielversprechendsten Entwicklungsrichtungen der Technologie ist.
MIT Tech Review: Grid Energiespeicher ist eine Technologie, die in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erregt hat, was ist Ihrer Meinung nach die vielversprechende Forschungsrichtung in diesem Bereich?
Gerd Ceder: meiner Meinung nach gibt es viele Unsicherheiten in der Netz Energiespeicherung, und kurzfristig sind Lithium-Batterien aus Zuverlässigkeits Gründen immer noch die einzige Möglichkeit, die es gibt.
Für andere Technologien, ich leugne nicht die Möglichkeit, dass neue Technologien in den Bereich der Energiespeicherung kommen, aber dieser Industrie-Riese gesammelt, können wir nicht unterschätzen, das Niveau des Wettbewerbs. MIT Technology Review: Experten sagen, dass Lithium-Ionen-Batterien niedrigere Kosten haben, so dass dies nicht für die langfristige Speicherung von elektrischer Energie gilt.
Was ist Ihre Meinung dazu? Gerd Ceder: Lithium-Ionen-Akkus sind schon sehr billig. Für andere Technologien, auch wenn Sie theoretisch billiger sein können, sollten Sie erst einmal erstellt werden.
Gleichzeitig können Start-ups nur in hochwertigen Märkten überleben, der Energiespeicher-Markt nicht. Ein weiteres extremes Beispiel: Wenn Sie eine 6-monatige Strom Periode speichern müssen, wie viel würden Sie dafür bezahlen?
Natürlich müssen solche Dienste sehr billig sein, um Kunden anlocken zu können, sonst wird die Wahl der direkten Stromerzeugung ein wirtschaftlichere Ansatz sein.
