China findet Lösung zur Überwindung der Schwäche von Lithiumbatterien

Drohne im Test. Foto: Dalian Institute of Chemical Physics

Laut Science Direct hat die rasante Globalisierung den Energiebedarf deutlich erhöht und damit die Suche nach neuen Energiequellen gefördert. Lithiumbatterien sind heute die bevorzugten Energiespeicher und in vielen Branchen, von Drohnen bis hin zu Elektrofahrzeugen, zu finden.

Trotz ihres großen Potenzials weisen Lithiumbatterien bei niedrigen Temperaturen eine erhebliche Schwäche auf. Beim Betrieb in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen verringern sich die Leistungskennzahlen von Lithiumbatterien wie Kapazität, Ausgangsleistung und Zyklenlebensdauer erheblich.

Studien zeigen, dass die Batteriekapazität bei Temperaturen unter -40 Grad Celsius um 12 % sinken kann. 38 % der chinesischen Fläche sind im Jahresverlauf Temperaturen unter -20 Grad Celsius ausgesetzt, was Lithiumbatterien vor große Herausforderungen stellt.

Am 16. März berichtete Science and Technology Daily, dass ein Forscherteam des Dalian Institute of Chemical Physics unter der Leitung von Chen Zhongwei Lithiumbatterien in Drohnen getestet habe, die bei extrem niedrigen Temperaturen in der Stadt Mohe in der Provinz Heilongjiang im Nordosten Chinas flogen.

Die getestete Drohne funktionierte zuverlässig bei extrem niedrigen Temperaturen und eröffnete damit neues Potenzial für extreme Lufteinsätze. Durch die stabile Leistung bei -36 Grad Celsius gewährleistet die Batterie eine unterbrechungsfreie Stromversorgung. Dies macht sie zu einer vielversprechenden Lösung für kritische Anwendungen wie Polarforschung, Grenzschutz, Katastrophenhilfe und Logistik.

Während des Testflugs blieb die Drohne trotz des kalten Wetters stabil und erfüllte die Erwartungen an die Ausdauer. Sie erfüllte erfolgreich eine Reihe von Kriterien, darunter Schnellstart, Schweben in großer Höhe und komplexe Routennavigation. Darüber hinaus behielt die Batterie ihre Kapazität stabil, ohne dass es trotz der extremen Kälte zu Leistungseinbrüchen oder unerwarteten Leistungsverlusten kam.

Um die Leistungsminderung von Lithiumbatterien bei extremer Kälte zu überwinden, verbesserte das Forschungsteam des Dalian Institute of Chemical Physics das Gerät durch Optimierung der Elektrolytformel und Modifizierung des Anodenmaterials. Dadurch wurde der Betriebstemperaturbereich der Batterie deutlich erweitert. Dadurch kann die neue Batterie in einem Temperaturbereich von -40 °C bis 50 °C kontinuierlich Strom liefern.

Darüber hinaus verbesserten die Forscher die Kaltwetter-Betriebsreichweite der Batterie durch adaptives Wärmemanagement und ein Niedertemperatur-Impedanz-Design. Dadurch beträgt der Haltbarkeitsverlust der Batterie bei -40 °C weniger als 10 % und ist damit deutlich besser als der derzeitige Durchschnitt von 30–50 %. Das bedeutet, dass die neue Batterie Drohnen helfen könnte, Missionen in kalten Höhenlagen ohne häufiges Aufladen durchzuführen.

Herr Chen Zhongwei fügte hinzu, dass das Forschungsteam die Batterieleistung weiter verbessern und die Anwendung dieses Geräts in rauen Umgebungen ausweiten werde.