Forscher der Pennsylvania State University veröffentlichten kürzlich ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift *Joule* und stellten darin ein neuartiges Batteriedesign für alle Klimazonen vor. Diese Technologie zielt durch intern integrierte Heizelemente und Materialoptimierung darauf ab, die Leistungsgrenzen von Lithiumbatterien in extremen Temperaturumgebungen zu überwinden.

Professor Wang Chaoyang, Professor für Maschinenbau und Chemieingenieurwesen, wies darauf hin: „Da diese Batterien mittlerweile in Elektrofahrzeugen, Rechenzentren und großen Systemen eingesetzt werden, ist eine stabile Betriebstemperatur zu einem heiklen Thema für die Hersteller geworden.“ Das Forschungsteam stellte fest, dass herkömmliche Lithiumbatterien nur im Bereich von -30 bis 45 Grad Celsius unter externer Temperaturregelung zuverlässig funktionieren und Probleme wie geringe Effizienz und häufigen Wartungsaufwand aufweisen.

Diese wetterfeste Batterietechnologie nutzt eine etwa 10 Mikrometer dicke Nickelfolie als interne Heizstruktur. Dadurch kann die Batterie ihre Temperatur selbst regulieren, ohne dass Gewicht oder Volumen nennenswert zunehmen. Wang Chaoyang erklärte: „Durch die Optimierung der Materialien für Hochtemperaturumgebungen und den Einbau einer internen Heizung können wir die Leistung der Batterie bei niedrigen Temperaturen verbessern und so diese thermodynamische Herausforderung meistern.“ Dieses Design erweitert den Betriebstemperaturbereich der Batterie auf -50 bis 75 Grad Celsius.

Forscher haben die Stabilität der Batterie in Umgebungen mit hohen Temperaturen durch die Anpassung der Zusammensetzung von Elektroden- und Elektrolytmaterialien verbessert. Wang Chaoyang erklärte: „Durch die Integration des Wärmemanagements in die Batterie selbst konnten wir den Platzbedarf der Batterie sowie andere Faktoren, die mit externer Erwärmung oder Kühlung zusammenhängen, deutlich reduzieren.“ Diese wetterfeste Batterietechnologie verspricht Leistungssteigerungen in Bereichen, die auf Energiespeichersysteme angewiesen sind, wie beispielsweise Elektrofahrzeuge und Rechenzentren.

Mit der Entwicklung von Technologien wie KI-gestützten Rechenzentren und Elektrofahrzeugen steigt der Bedarf an effizienten Energiespeicherlösungen stetig. Die Entwicklung dieser klimaunabhängigen Batterietechnologie eröffnet einen neuen technologischen Weg, um die Herausforderungen der Energiespeicherung unter verschiedenen klimatischen Bedingungen zu bewältigen.

Weitere Informationen: Allwetter-Batteriespeicher, Joule (2025). Zeitschrifteninformationen: Joule