Das von Mark Cuban unterstützte Unternehmen Natrion hat seine neuesten Entwicklungen in der Herstellung von Festkörperbatterien mit dem neuen Separator LISIC278 in einer traditionellen Pouch-Zelle vorgestellt. Der Separator ermöglicht einen höheren Wärmewiderstand als andere EV-Batterien, wodurch das Risiko von Bränden und Verbrennungen verringert wird. Darüber hinaus zeigte die Zelle eine um 40 Prozent höhere Laderate im Vergleich zu einer herkömmlichen Batterie mit gleicher Kapazität.
Das LISIC278-Material von Natrion verwendet einen Lithium Solid Ionic Composite (LISIC)-Elektrolyt, der die Leistung und die Spezifikationen eines Standard-Polyolefin-Separators nachahmt, der zwischen Anode und Kathode sitzt. Der Zweck des Separators besteht darin, Kurzschlüsse zu verhindern, indem er die Elektroden auseinander hält, während er gleichzeitig ionische Ladungen mit dem notwendigen Stromfluss in einer Zelle durchfließen lässt. Die LISIC-Zelle kann deutlich weniger Elektrolytflüssigkeit verwenden, indem sie bei Umgebungsbedingungen eine hohe Ionentransportfähigkeit liefert. Dies hält den thermischen Widerstand der Zellen über 200 °Celsius (392 F), ohne Porosität zu haben.
Die Fähigkeit des LISIC278-Separators, bei hohen Temperaturen stabil zu bleiben, eliminiert nahezu das Brandrisiko, während er auch insgesamt eine reduzierte Fähigkeit für ein thermisches Ereignis aufweist.
CEO und Mitbegründer Alex Kosyakov sagte, dass die Reduzierung von brennbaren flüssigen Elektrolyten ein Hauptaugenmerk sei, da die Reduzierung der Wahrnehmung, dass Batteriezellen Feuer fangen, ein Schlüssel zur zunehmenden Akzeptanz von Elektrofahrzeugen in der Masse sei:
„Die Verringerung unserer Abhängigkeit von brennbaren Flüssigkeiten in EV-Batterien ist der Schlüssel zur Reduzierung des Brandrisikos und letztendlich zur tragfähigen Einführung von Elektrofahrzeugen in der Masse. Die Tatsache, dass diese Daten zeigen, dass wir mit nur einem kleinen Bruchteil dieser Flüssigkeit genauso effiziente Batteriezellen herstellen können, ist ein großer Gewinn.“
Zyklenverhalten einer zweischichtigen Pouch-Zelle bei C/3-Ladung und -Entladung unter Verwendung von LISIC278 mit einer NMC532-Kathode und Naturgraphit-Anode.
Neben der Stabilität der LISIC278-Zellen zeigte sich auch eine 40-prozentige Steigerung der Ladegeschwindigkeit, wobei das Aufladen nur 3 Stunden dauerte, im Gegensatz zu 5 Stunden bei einer herkömmlichen Zelle mit der gleichen Kapazität. Natrion verwendete für seine Experimente einen Standardbeutel mit NMC532-Kathode, LP40-Flüssigelektrolyt und einer Naturgraphitanode mit einem hochmodernen Separator. Dies wurde mit dem Natrion-Beutel verglichen, der identisch war, aber anstelle eines herkömmlichen Designs den LISIC279-Separator verwendete.
Vergleich der Zyklenleistung zweier einschichtiger Pouch-Zellen: eine mit LISIC278 und eine andere mit einem handelsüblichen Polyolefin-Separator.
Die Zelle mit dem LISIC279-Separator zeigte auch einen hohen anfänglichen Coulomb-Wirkungsgrad. Herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen haben „normalerweise“ weniger Energie zur Verfügung, als sie bei den ersten Benutzungen aufgeladen werden. Natrion-Zellen zeigten dieses Problem nicht und „wiesen höhere anfängliche Coulomb-Effizienzen und folglich eine verbesserte Kapazitätsretention bei höheren C-Raten auf“, sagte das Unternehmen.
Dr. Jon Tuck, ein Experte für Energiespeicherung für Silent Koala, sagte, dass die Verwendung von weniger Elektrolytflüssigkeit bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hohen anfänglichen Coulomb-Rate schwierig ist, insbesondere bei der hier angegebenen Kapazität und C-Rate-Schwelle. „Diese Ergebnisse sind sehr vielversprechend und zeigen eine vielseitige Verwendung von LISIC, die wir von anderen Festkörperelektrolytmaterialien noch nicht gesehen haben. Es signalisiert das Potenzial der Materialien von Natrion, die Industrie und die technologischen Meisterleistungen, die entwickelt werden, wirklich voranzubringen“, fügte Dr. Tuck hinzu.
Natrion hat seinen Sitz in Binghamton, New York, und verfügt über Niederlassungen in Champaign, Illinois.
Festkörperbatterien verwenden ein festes Material, damit Energie von der Kathode zur Anode fließen kann, anstatt herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen, die eine flüssige Elektrolytlösung verwenden. Hersteller von Elektrofahrzeugen konnten aufgrund der komplexen Herstellungsprozesse nicht auf Festkörpertechnologie umsteigen. Darüber hinaus konnten Forscher keine idealen Lösungen für das Material finden, das in den Batterien verwendet werden würde, und dies ist weiterhin ein schwerwiegender Engpass bei der Entwicklung von Festkörpern.
Das von Shark Tank unterstützte Natrion stellt einen Festkörper-Batterieseparator mit nahezu null Brandrisiko vor
