Einführung:
Wow, diese Erfindung könnte die Spielregeln der globalen erneuerbaren Energiebranche völlig auf den Kopf stellen! Am 12. Februar 2025 veröffentlichte das internationale Top-Journal Nature einen revolutionären Durchbruch. Das Team von Peng Huisheng/Gao Yue von der Fudan-Universität in China erfand eine neueLithiumbatterie-„Verjüngungs“-Technologiebricht die traditionellen Konstruktionsprinzipien von Lithiumbatterien seit mehr als 30 Jahren und kann die Batterielebensdauer um mehr als das Zehnfache verlängern! Eine gewöhnliche Lithium-Eisenphosphat-Batterie behält nach 11.818 Lade- und Entladezyklen immer noch 96 % ihrer Kapazität! Wissen Sie, die derzeit auf dem Markt befindlichen Lithiumbatterien werden 1000-2000 Mal verwendet.
Was bedeutet das? Früher musste bei einem Tesla alle 6-8 Jahre die Batterie ausgetauscht werden, heute kann er 60 Jahre lang fahren, ohne dass die Batterie ausgetauscht werden muss! Ihr iPhone kann 10.000 Mal geladen und entladen werden, ohne dass die Leistung nachlässt!
Die Inspiration für die Batteriereparaturtechnologie kommt aus der Humantherapie
Wie kam es zu dieser wundersamen Entdeckung?
„Genau wie bei der Behandlung menschlicher Krankheiten konzentrieren wir uns darauf, die Kernprobleme von Batterien zu beheben und gleichzeitig ihre gesunden Teile zu schützen“, erklärt Gao Yue, ein Forscher an der Universität Fudan.
Ursprünglich war der Hauptgrund für die Alterung von Lithiumbatterien der Verlust von Lithiumionen. So wie der Mangel an bestimmten Nährstoffen im menschlichen Körper zu Krankheiten führen kann, kann auch die Leistung von Batterien durch Mangelernährung nachlassen. Die bahnbrechende Idee des Teams lautet: Können wir die verlorenen Lithiumionen in der Batterie wie eine Injektion wieder auffüllen?
KI trägt zum Durchbruch wichtiger Batterieausgleichstechnologien bei
Die passende „Injektion“ zu finden, ist jedoch keine leichte Aufgabe. Dieses Trägermolekül muss gleichzeitig nahezu strenge physikalische und chemische Eigenschaften erfüllen:
- Mit entsprechender elektrochemischer Aktivität und Zersetzungsspannungsbereich.
- Geeignete Löslichkeit im Elektrolyten.
- Besitzt eine ausgezeichnete Luft- und chemische Stabilität.
- Angemessener Säuregrad, Alkalinität und Reaktionskinetik.
- Die Zersetzungsprodukte müssen sicher und unschädlich sein.
- Am wichtigsten ist, dass es kostengünstig ist und sich die Produktion leicht steigern lässt.
Künstliche Intelligenz entdeckt Schlüsselmaterialien
Da es keinen Präzedenzfall gab, wandte sich das Forschungsteam der künstlichen Intelligenz zu. Sie digitalisierten die Moleküleigenschaften und nutzten maschinelles Lernen, um aus einer riesigen Menge an Daten aus der organischen Chemie, Elektrochemie und Werkstofftechnik Antworten zu finden.
Die harte Arbeit hat sich gelohnt! Nach vier Jahren harter Arbeit fanden sie endlich die ideale Lösung: CF3SO2Li (Lithiumtrifluormethansulfonat). Dieses Molekül ist wie ein Miniaturtransporter, der an einem Ende Lithiumelektronen transportiert und sie nach Abschluss des Transports am anderen Ende sicher als Gas abgibt.
Die Versuchsergebnisse sind schockierend!
Im Experiment zeigte die Batterie, die diese „Präzisionsbehandlung“ erhielt, selbst nach 12.000 bis 60.000 Lade- und Entladezyklen noch eine Leistung nahe dem Fabrikniveau. Dies verlängert nicht nur die Batterielebensdauer, sondern bietet auch eine praktikable technische Lösung zur Lösung des Problems der großflächigen Verschmutzung durch Altbatterien.
Noch spannender ist, dass diese Technologie völlig neue Möglichkeiten eröffnet hat:
Implementierung eines lithiumfreien Kathodenbatteriesystems mit einer Spannung von 3,0 V und einer Energiedichte von bis zu 1192 Wh/kg.
Entwicklung einer Beutelbatterie mit organisch geschwefeltem Polyacrylnitril-Kathodenmaterial und einer Energiedichte von 388 Wh/kg.
Revolutionäre Wirkung
Dieser Durchbruch wird die Spielregeln in der neuen Energiebranche völlig verändern:
Dadurch werden die Kosten für die Nutzung von Elektrofahrzeugen erheblich gesenkt, die durch die Verschrottung von Batterien verursachte Umweltverschmutzung deutlich verringert und neue Ideen für die Entwicklung neuer Batterien geschaffen. Das Spannendste daran ist, dass die Kosten dieser Technologie sehr beträchtlich sind – sie werden voraussichtlich weniger als 10 % der Gesamtkosten der Batterie ausmachen, was bedeutet, dass sie das Potenzial für eine großflächige kommerzielle Nutzung hat!
Forscher Gao Yue sagte: „Ob es darum geht, die Batterielebensdauer zu verlängern oder großflächige Stilllegung und Umweltverschmutzung zu verhindern – diese „Präzisionsbehandlung“ bietet eine praktikable technische Lösung.“ Diese Forschung demonstriert nicht nur Chinas Innovationskraft im Bereich der neuen Energien, sondern läutet auch den Beginn einer neuen Ära ein. Die „Batterie-Angst“ könnte bald der Vergangenheit angehören. Freuen wir uns auf die baldige Kommerzialisierung dieser revolutionären Technologie!
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Veröffentlichungszeit: 28. Februar 2025