Jump to content
reko

Akkus, Brennstoffzellen und Redox Flow Zellen - elektrochemische Energiespeicher

Recommended Posts

krett
Posted

Diese ganzen "Batteriedurchbrüche" scheinen bei einigen den falschen Eindruck zu erwecken, dass es in X Jahren die Wunderbatterie gibt und dann alles schlagartig X mal besser ist.

 

Nur gibt es weder diesen einen Moment noch diese eine Batterie. Das ist alles ein kontinuierlicher Prozess. Ergebnisse aus der Wissenschaft werden fortlaufend in industrielle Anwendungen integriert. In den letzten 10 Jahren wurden Batterien um ca.15% pro Jahr günstiger (und zeitgleich wurden die langlebiger, Leistungsstärker, sicherer...), eine Lernkurve, die (mit Ausnahme der Halbleiterindustrie) unerreicht ist. Der "große Durchbruch" passiert seit 10 Jahren durch unermüdliche Entwicklung und Skaleneffekte und er hält an.

 

Und da so eine Lernkurve nicht von einem Jahr aufs andere einbricht, wird es noch mindestens einige Jahre so weiter gehen. Mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit, werden eAutos also noch in diesem Jahrzehnt günstiger als Verbrenner (in der Anschaffung, im Betrieb schon jetzt). 

Share this post


Link to post
reko
Posted · Edited by reko
vor 2 Stunden von krett:

Und da so eine Lernkurve nicht von einem Jahr aufs andere einbricht, wird es noch mindestens einige Jahre so weiter gehen.

Das ist eine naive Vorstellung und die Lernkurve hat sich bereits abgeflacht siehe wann-kommen-die-elektroautos ...

Die Kosten setzen sich aus Rohstoffkosten und Fertigungskosten zusammen. Lernen kann man nur bei der Fertigung insbesondere wenn man höhere Stückzahlen und größere Akkus fertigen kann. Die Rohstoffkosten können nur durch eine neue/andere Chemie reduziert werden. Ein Ansatz dazu ist LFP. Das hat aber leider den Nachteil, dass die Energiedichte abnimmt. Die zur Zeit dominierenden nasschemischen Lithium-Nickeloxyd / Lithium-Graphit/Silizium Akkus befinden sich sowohl mit den Kosten als auch der Performance am Anschlag.

Auch das legendäre Moore's Law war nur mit vielen Technologiesprüngen möglich. Wären wir beim Bipolar-Transistor stehen geblieben, dann wäre die Lernkurve längst abgeflacht. Halbleiter haben von einer Miniaturisierung gelebt und der Rohstoff Silizium / Sand ist beliebig viel vorhanden. Verkleinern wir die Akkus dann verkleinern wir auch die gespeicherte Energie und Nickel ist selten und teuer. Ohne eine andere Chemie flacht die Lernkurve weiter ab. Allerdings sind große Lithium-Metall-Feststoff-Akkus schon in einer fortgeschrittenen Prototypphase und Akkus mit kleiner Kapazität schon einige Jahre im Markt. Quantumscape braucht weiter Nickel aber es ist ein weiterer Schritt auf der Technologieleiter. Toyota und SolidPower sind ähnlich weit, aber es sind noch weniger Details bekannt.

 

Inzwischen kann man auch nicht mehr über die sicherheitstechnischen Schwächen heutiger Akkus hinwegsehen

2021/01/11 Electric vehicle battery safety becomes a priority for US regulators

Share this post


Link to post
krett
Posted · Edited by krett

Ach Reko, wir drehen uns im Kreis, du hast den längeren Atmen und postest das gleiche Zeug 100x wenns sein muss. Dann sei es halt so....

 

 

li-ion-battery-price.001-800x600.png

Share this post


Link to post
Systemrelevant
Posted · Edited by Systemrelevant
vor 17 Stunden von krett:

Diese ganzen "Batteriedurchbrüche" scheinen bei einigen den falschen Eindruck zu erwecken, dass es in X Jahren die Wunderbatterie gibt und dann alles schlagartig X mal besser ist.

 

Nur gibt es weder diesen einen Moment noch diese eine Batterie. Das ist alles ein kontinuierlicher Prozess. Ergebnisse aus der Wissenschaft werden fortlaufend in industrielle Anwendungen integriert. In den letzten 10 Jahren wurden Batterien um ca.15% pro Jahr günstiger (und zeitgleich wurden die langlebiger, Leistungsstärker, sicherer...), eine Lernkurve, die (mit Ausnahme der Halbleiterindustrie) unerreicht ist. Der "große Durchbruch" passiert seit 10 Jahren durch unermüdliche Entwicklung und Skaleneffekte und er hält an.

 

Und da so eine Lernkurve nicht von einem Jahr aufs andere einbricht, wird es noch mindestens einige Jahre so weiter gehen. Mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit, werden eAutos also noch in diesem Jahrzehnt günstiger als Verbrenner (in der Anschaffung, im Betrieb schon jetzt). 

 

 

Das würde ich nicht bestätigen. Wir sehen derzeit viele verschiedene Ansätze für neue Technologien bei Batterien. Ob sich eine Technologie durchsetzt weil Preis / Leistung / Einfachheit bei der Produktion durchsetzt und wann das sein wird  lässt sich einfach nicht sagen. 

Share this post


Link to post
krett
Posted
vor einer Stunde von Systemrelevant:

 

 

Das würde ich nicht bestätigen. Wir sehen derzeit viele verschiedene Ansätze für neue Technologien bei Batterien. Ob sich eine Technologie durchsetzt weil Preis / Leistung / Einfachheit bei der Produktion durchsetzt und wann das sein wird  lässt sich einfach nicht sagen. 

 

Ich sehe keinen Widerspruch in deinem und meinem Beitrag :)

Share this post


Link to post
reko
Posted · Edited by reko

Akkus mit nicht brennbaren wässrigen Elektrolyt mit "solid electrolyte separator" insbesondere stationär 2000 Zyklen bis -30°C.

2020/11/19 Toshiba Develops World’s First Aqueous Lithium-ion Battery with Nonflammable Electrolyte

Zitat

Toshiba’s SCiB™ achieves excellent safety performance by replacing the usual graphite anode with a nonflammable lithium titanate oxide (LTO). Moving beyond this, the company has further boosted safety by developing a battery that uses an aqueous electrolyte

..

aqueous electrolyte not only improves operational safety, but is also expected to reduce costs by simplifying manufacturing facilities.

 

 

Share this post


Link to post
reko
Posted · Edited by reko

2020/12/28 China's three eye-catching battery technologies of 2020

BYD's ‘blade battery’

  ..  hohe Packlevel Energiedichte trotz LFP

GAC Group's three-dimensional graphene battery

  ..  80% Ladung in 8 Minuten

SVOLT's “jelly battery”

  ..  gut leitfähiger, selbstheilender Gelelektrolyt bis 150°C

  .. Teil von “Cold Bee” (Kobaltfreier Akku von Honeycomb Energy, ein Spin-Off von Great Wall)

 

2020/12/03 Honeycomb Energy Battery Day: The cobalt-free battery is scheduled to start, and the overall installed capacity is about to hit the top 3 in the country

Zitat

● Cobalt-free batteries are scheduled to be launched worldwide, and mass production will be officially launched in June 2021.

● Released the cold bee system, namely jelly battery + thermal barrier battery pack + bee cloud platform.

● The jelly battery has the characteristics of high conductivity, self-healing, flame retardant, etc. It can achieve "no fire and no smoke" in the fully charged (sample) acupuncture test.

● The second phase of Honeycomb Energy's Changzhou plant was launched, and the effective production capacity is expected to reach 6.91GWh in 2021.

● The domestic production capacity is planned to reach 76GWh by 2025, and the total overseas production capacity is planned to be 24GWh, bringing the total to 100GWh.

..

to completely solve the thermal runaway problem of the battery system .

 

2019 Heavy! Honeycomb Energy's world's first quaternary and cobalt-free battery

2019 Power battery “cub“-Honeycomb Energy has a big opening

Weiterentwickelter NMC811 ohne Kobalt (NMx), insbesondere sicherer, energy density of 260-300Wh/kg

Zitat

Honeycomb energy introduction, compared with the wound battery, laminated battery energy density increased by 5%, cycle life increased by 10%, cost reduced by 5%, and more secure.

..

But laminated batteries are better than wound batteries in terms of performance, safety and energy density. At present, the world's leading head lithium battery manufacturers have all converted to laminated batteries in their future product technology roadmaps

 

Share this post


Link to post
reko
Posted · Edited by reko

2021/01/29 Chinesischer VW-Partner zeigt neuen Super-Akku

"Gotion Hi-Tech (Guoxuan High-Tech Co Ltd.) hat einen neuen LiFePO-Akku mit hoher Energiedichte entwickelt. Er verspricht mehr Sicherheit und Haltbarkeit für E-Auto-Batterien.

.. Der bislang größte Nachteil von LiFePO-Akkus, ihre geringere Energiedichte, wird durch den jetzt von Gotion vorgestellten Akku weitgehend behoben.

.. Der neue Akku kommt bereits auf 210 Wh/kg und soll bis Ende des Jahres sogar eine Energiedichte von 230 Wh/kg erreichen"

 

Und noch wichtiger billiger und nicht durch begrenzte Kobalt und Nickel Reserven und Minenkapazität betroffen.

BYD's LFP "blade" Akku soll 180 Wh/kg erreichen. Die von Tesla verbauten CATL LFP Akkus sollen 160 Wh/kg haben.

 

2021/01/25 Chinesischer Akkuhersteller bringt LFP-Zellen mit rekordhoher Energiedichte

Zitat

Zelltyp: Pouch-Zelle

176 Wh (55 Amperestunden; 3,2 Volt)

Gewicht: 830 Gramm

Energiedichte: 212 Wh/kg

Kathodenkapazität: 150 Milliamperestunden pro Gramm (mAh/g)

Kathodendichte: 2,4 g/cm3

..

Die Massenproduktion der neuen Zellen könnte bereits Ende 2021/Anfang 2022 beginnen

.

Share this post


Link to post
reko
Posted · Edited by reko

Die USA benötigt eine um Faktor 2 bis 3 größere Stromnetzinfrastruktur. McKinsey schätzt, dass wir bis 2050 eine Vervierfachung brauchen. Das wird sehr viel Geld und Zeit kosten. Man braucht nur an das Genehmigungsverfahren der dazu im Vergleich kleinen Südlink Trasse denken.

 

Americans for a Clean Energy Grid (ACEG) hat einen 105 seitigen Report erstellt. Dazu gibt es auch eine einstündiges Video.

2021/01/19 Planning for the Future: FERC’s Opportunity to Spur More Cost-Effective Transmission Infrastructure

2021/01/ACEG_Planning-for-the-Future1.pdf

Zitat

the nation faces new challenges and it is clear that neither the current inf rastructure nor the rules governing its development match this need

..

A study conducted by McKinsey & Company analysts found that, in Europe, the most cost-effective way to reach 40% to 45% renewable generation targets in 2050 requires doubling existing region-wide transmission capabilities by 2020 and qua-drupling transmission capabilities by 2050. Germany, in particular, would need to significantly expand its interregional transmission capabilities to facilitate Eu-rope-wide resource planning coordination.

 

Share this post


Link to post
krett
Posted

Ob die Studie mit einberechne hat, das man zukünftig oft auch Batterien, anstelle von Stromtrassen bauen kann (was man theoretisch heute schon kann, aber zukünftig halt vermehrt die günstigere von beiden Optionen ist)?

Share this post


Link to post
Holgerli
Posted

Stichwort: Tony Seba's "God Parity".

 

Quelle: Clean Disruption of Energy and Transportation: How Silicon Valley Will Make Oil, Nuclear, Natural Gas, Coal, Electric Utilities and Conventional Cars Obsolete by 2030

 

Das wirklich interessante an den Buch: Es ist 2014 und als er es schrieb haben ihn alle für komplett durchgeknallt gehalten. Aber mittlerweile tritt alles vorausgesagte immer schneller und deutlicher ein.

Share this post


Link to post
reko
Posted · Edited by reko

Toyota verkauft Brennstoffzellenmodule

2021/02/26 Toyota’s New Fuel Cell Module Could Be A Gamechanger For Hydrogen

Toyota Pressemeldung:

Zitat

begin selling it in the spring of 2021 or later .. The new module is available in four models ..

Vertical type (Type I),  890 x 630 x 690 mm, Approx. 250 kg, 60 or 80 kW

Horizontal type (Type II), 1,270 x 630 x 410 mm, Approx. 240 kg, 60 or 80 kW

 

Milliardäre und ihre Spielzeuge - hier LTA Research mit einen Zeppelin Luftschiff

2021/02/25 Sergey Brin’s airship aims to use world’s biggest mobile hydrogen fuel cell

Zitat

LTA wants to configure a 1.5-megawatt hydrogen propulsion system for an airship

 

Share this post


Link to post
reko
Posted · Edited by reko

Magnesium Metall Akkus haben einige Vorteile gegenüber Lithium Metall Akkus.

Magnesium batteries: Current picture and missing pieces of the puzzle, RobertDominko 2020

 

"Magnesium is a good substitute for Li as a metal anode for high density batteries due to its higher theoretical volumetric capacity (3832 mAh cm3 vs Li’s 2061 mAh cm3), lower cost, higher abundance in the Earth’s crust, improved safety

.. Recently, magnesium borohydride, Mg(BH4)2, was found to be an effective precursor for solid-state Mg-ion conductor"

Dynamics of porous and amorphous magnesium borohydride to understand solid state Mg-ion-conductors, Michael Heere 2020

 

Development of a Solid-State Magnesium-Persulfate Based Rechargeable Battery, Shirley Palisoc 2019

Borohydride-based electrolyte system for Magnesium-Persulfate (Mg||MgS2O8) rechargeable battery, Shirley Palisoc 2021

 

Magnesiumborohydrid ist auch ein Speicher für Wasserstoff

Mg(BH4)2 <=> MgB2 + 4 H2 (8kg Wasserstoff pro 46kg MgB2). llnl.gov/news/solid-pathway-toward-hydrogen-storage

Share this post


Link to post
reko
Posted · Edited by reko

Die elektrochemische Reduktion von CO2 wird m.M. eine wichtige Zukunftstechnologie. Das bedeutet, es wird eine Elektrolyse des Kohlendioxyds durchgeführt. Man kann so ohne Umwege bei niedrigeren Temperaturen und Drücken direkt zur Energiespeicherung oder zu chemischen Synthesen geeignete Moleküle herstellen (formate, methane, ethylene, CO, methanol, and acetone). Dabei kann man eine höhere Effizienz und geringere Kosten als bisher erwarten.

Bisher erzeugt man Strom, spaltet damit Wasser und läßt den Wasserstoff unter hohen Druck und hoher Temperatur mittels Katalysatoren mit CO2 reagieren.

Towards the Large-Scale Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide, Park/Wijaya 2021

Zitat

Although the electrochemical reduction of CO2 is one of the most promising technologies, there are remaining challenges for large-scale production. Herein, an overview oft hese limitations is provided in terms of devices, processes, and catalysts. Further, the economic feasibility of the technology is described in terms of individual processes such as reactions and separation.

..

Although various economic evaluations are presently being performed on pilot-scale plants, very few cases have actually been demonstrated at that scale. Nevertheless, some actual construction cases have been recently announced at the pilot level.

 

Share this post


Link to post

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

×
×
  • Create New...