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Die Forscher testen verschiedene Materialien f\u00fcr eine neue Art von Batterien. Wie sollten wir beurteilen, ob ein bestimmtes Material eine brauchbare Option ist? Die Integration von Materialien wie Silizium, Graphen und sogar Natrium in die Batteriechemie wird derzeit untersucht. Hier sind 5 Faktoren, die bei der Beurteilung, ob ein bestimmtes <\/span>Batteriematerial<\/a><\/strong> machbar ist.<\/span><\/b><\/p>\n Die Materialkosten haben gro\u00dfen Einfluss auf die Machbarkeit der Verwendung eines bestimmten Materials in Batterien. Da man sich heutzutage so sehr auf Batterien verl\u00e4sst und die Nachfrage immer weiter steigt, ist die Wahl der richtigen Materialien, um die Preise niedrig zu halten, von entscheidender Bedeutung.<\/span><\/p>\n Im Jahr 2010 kostete ein Lithium-Ionen-Batteriepaket mehr als 1000 USD\/kWh. Dieser Preis sank deutlich auf <\/span>USD156\/kwh bis 2019<\/a><\/strong>und wird in den kommenden Jahren voraussichtlich auf unter 100 USD\/kwh fallen.<\/span><\/p>\n Die sinkenden Kosten f\u00fcr Batterien haben dazu gef\u00fchrt, dass immer mehr Menschen Batterien als dauerhafte Energiel\u00f6sung f\u00fcr gro\u00dfe Anwendungen nutzen, z. B. <\/span>Elektrofahrzeuge<\/a><\/strong> oder Netzspeicherung, was die Umstellung auf saubere Energie erleichtert.<\/span><\/p>\n Allerdings tragen bestimmte Materialien, die \u00fcblicherweise in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, zu den hohen Kosten der Batterie bei. Zum Beispiel, <\/span>Kobalt ist kostspielig<\/a><\/strong> und seine Kosten neigen aufgrund des begrenzten Angebots und der hohen Nachfrage zu Schwankungen. \u00c4hnlich verh\u00e4lt es sich bei <\/span>Nickel<\/a><\/strong>. Da sich das Angebot dieser Metalle in der Regel auf bestimmte Teile der Welt konzentriert - Kobalt in der Demokratischen Republik Kongo und Nickel in Indonesien -, w\u00fcrden ihre Preise von der Exportpolitik dieser L\u00e4nder abh\u00e4ngen. <\/span> Die H\u00e4ufigkeit und das Angebot eines Materials beeinflussen nicht nur seinen Preis, sondern auch seine langfristige Nachhaltigkeit. Einige Analysten sagen voraus, dass sich das Angebot an seltenen Metallen, die in den derzeitigen Batterien verwendet werden, in nur wenigen Jahren verschlechtern k\u00f6nnte. Brancheninsider gehen davon aus, dass es eine <\/span>Verknappung von Kobalt bis 2022<\/a><\/strong>. Um den steigenden Bedarf an Batterien zu decken, suchen Forscher nach Alternativen.<\/span><\/p>\n Eine solche Alternative ist Natrium. Natrium ist das sechsth\u00e4ufigste Element auf der Erde - zum Vergleich: Lithium ist das 25. Das bedeutet, dass Natrium in Bezug auf die langfristige Verf\u00fcgbarkeit ein starker Konkurrent von Lithium ist. Die Natrium-Ionen-Batterie ist <\/span>potenziell billiger und einfacher zu produzieren<\/a><\/strong> als sein Lithium-Ionen-Gegenst\u00fcck, obwohl es noch viel zu verbessern gibt, bevor es ein solider Konkurrent in Bezug auf die Energiedichte wird.<\/span><\/p>\n Momentan ist Graphit das bevorzugte Anodenmaterial, aber es wird viel an Silizium als billigerer Alternative geforscht. Silizium ist das am zweith\u00e4ufigsten vorkommende Element in der Erdkruste und damit eine gute Wahl f\u00fcr zuk\u00fcnftige Batterien.<\/span><\/b><\/p>\n Nur weil ein Material im \u00dcberfluss vorhanden ist, bedeutet dies jedoch nicht, dass es unbedingt f\u00fcr die Verwendung in einer Batterie geeignet ist. Silikon ist zwar ein beliebter Ersatzstoff, aber viele Forscher haben festgestellt, dass sich Silizium bei der Verwendung in einer Batterie schnell verschlechtert. Obwohl seine Kapazit\u00e4t theoretisch h\u00f6her ist als die von Graphit, neigt die Siliziumanode dazu, bei der Aufnahme von Ionen fast 300% aufzuquellen. Dies f\u00fchrt dazu, dass die Anode Risse bekommt und sich verschlechtert, wodurch die Energiedichte der Batterie schnell abnimmt.<\/span><\/p>\n Verschiedene Materialien reagieren in verschiedenen Kombinationen unterschiedlich. So reagiert beispielsweise reines Lithiummetall, obwohl es eine hohe Energiedichte aufweist, negativ mit dem Elektrolyten und f\u00f6rdert das Wachstum von <\/span>Dendriten<\/a><\/strong> da sich die Ionen ungleichm\u00e4\u00dfig auf der Oberfl\u00e4che der Anode ablagern. Bei der Bewertung von Batteriematerialien m\u00fcssen ihre Reaktivit\u00e4t und langfristige Leistung ber\u00fccksichtigt werden.<\/span><\/b><\/p>\n Die Sicherheit der Batterie ist ein zentrales Anliegen. Die Dendriten, die sich im Inneren der Batterie bilden, k\u00f6nnten m\u00f6glicherweise den Separator durchschlagen und einen Kurzschluss verursachen. Au\u00dferdem sind Lithium-Ionen-Batterien zwar im Allgemeinen stabil, aber es ist auch bekannt, dass sie bei Besch\u00e4digung Feuer fangen oder brennen k\u00f6nnen. Das liegt vor allem an der Entflammbarkeit des fl\u00fcssigen Elektrolyten, der in der Batterie verwendet wird. Halbw\u00e4ssrige oder feste Elektrolyte sind ein brauchbarer Ersatz, um eine sicherere Batterie zu schaffen.<\/span><\/b><\/p>\n In gro\u00dfen Mengen sind bestimmte Materialien giftig f\u00fcr die Umwelt. Kobalt und Nickel werden derzeit in Lithium-Ionen-Batterien verwendet, haben jedoch langfristige Auswirkungen auf die Umwelt, insbesondere wenn sie nicht ordnungsgem\u00e4\u00df entsorgt oder recycelt werden. <\/span><\/p>\n Bei der gro\u00dfen Anzahl von Batterien, die das Ende ihrer Lebensdauer erreichen und entsorgt werden, k\u00f6nnen sich Schwermetalle ansammeln und ein Sicherheitsrisiko f\u00fcr Mensch und Umwelt darstellen. Bei unsachgem\u00e4\u00dfer Entsorgung k\u00f6nnen diese Schwermetalle in den Boden und die Wasserversorgung gelangen und die Gesundheit von Menschen und Tieren beeintr\u00e4chtigen.<\/span><\/p>\n Auch die Art und Weise, wie die Materialien aus der Umwelt gewonnen werden, und die damit verbundenen Auswirkungen sollten ber\u00fccksichtigt werden. Es wurde festgestellt, dass der Lithiumabbau Folgendes verursacht <\/span>Zerst\u00f6rung von Lebensr\u00e4umen und Verschmutzung<\/a><\/strong>und sch\u00e4digt die B\u00f6den der umliegenden landwirtschaftlichen Betriebe.<\/span><\/p>\n Alternativ dazu ist das Verfahren zur Gewinnung von Natrium viel umweltfreundlicher, ein weiterer Grund, warum es eine vorteilhafte Option ist.<\/span><\/p>\n\n
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