de.wedoany.com-Bericht: Das US-amerikanische Startup Air Energy hat Finanzmittel erhalten, um die Massenproduktion von Festkörper-Lithium-Luft-Batterien zu planen. Diese Technologie verspricht, die Leistung von Drohnen um das Drei- bis Vierfache zu steigern und größere elektrische Regionalflugzeuge mit Energie zu versorgen.
Das in Chicago ansässige Unternehmen Air Energy arbeitet im Rahmen des Joules-1K-Programms der Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) des US-Energieministeriums mit dem Illinois Institute of Technology zusammen, um einen 1-kWh-Prototyp-Batteriemodul mit einer angestrebten Energiedichte von 1000 Wh/kg zu entwickeln, was etwa dem Drei- bis Vierfachen herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien entspricht. Das zweijährige Programm, dessen zweite Phase im Januar vergeben wurde, umfasst Drohnenflugtests. Das Team des Illinois Institute of Technology ist eines von sechs Teams, die einen Auftrag für diese Phase erhalten haben.
Bei Lithium-Ionen-Batterien sind die Reaktanten in der positiven und negativen Elektrode gespeichert. Lithium-Luft-Batterien hingegen verwenden eine Lithium-Metall-Anode, während der Reaktant für die positive Elektrode aus dem Sauerstoff der Atmosphäre stammt und nicht im Inneren der Batterie gespeichert werden muss. Dies reduziert das Gewicht und ermöglicht eine Energiedichte auf Zellebene von 1000-2000 Wh/kg, verglichen mit 260-340 Wh/kg bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Der Energiespeichermechanismus von Lithium-Luft-Batterien basiert auf der Bildung kovalenter Bindungen zwischen Lithium und Sauerstoff, ein reversibler Prozess, der das Aufladen der Batterie ermöglicht. Wie Mitgründer und Chief Technology Officer Mohammad Asadi erläutert, kann Lithium mit Sauerstoff auf drei Arten kombinieren: Einfachelektronenübertragung erzeugt Lithiumperoxid, Zweielektronenübertragung erzeugt Lithiumhyperoxid und Vierelektronenübertragung erzeugt Lithiumoxid.
Die Festkörper-Lithium-Luft-Batterie von Air Energy verwendet einen Keramik-Polymer-Verbund-Festelektrolyten, der eine Vierelektronen-Redoxreaktion ermöglicht. Asadi erklärt, dass bei einer Vierelektronenübertragung mehr Energie im gleichen Volumen gespeichert werden kann, was zu einer höheren Energiedichte führt. Der Festelektrolyt ist sicherer als die in Lithium-Ionen-Batterien verwendeten brennbaren Flüssigelektrolyte, da seine Struktur die Bildung von Lithium-Dendriten und thermisches Durchgehen verhindert.
Das Joules-1K-Projekt der ersten Phase kostete 1,5 Millionen US-Dollar. Das Team des Illinois Institute of Technology hat eine Energiedichte von 1000 Wh/kg auf Zellebene sowie 1000 kapazitätsbegrenzte Lade-Entlade-Zyklen demonstriert. Die zweite Phase erhielt einen Auftrag über 3,2 Millionen US-Dollar zur Entwicklung von Prototyp-Pouch-Zellen für Drohnen. Zu den Projektpartnern gehören das Rocky Mountain National Laboratory und das RTX Technology Research Center.
Einschließlich der Hilfseinrichtungen auf Batteriepackebene liegt die aktuelle Energiedichte des Batteriepacks bei etwa 700 Wh/kg. Das Ziel von Joules-1K ist eine Energiedichte von 1000 Wh/kg auf Batteriepackebene. Asadi gibt an, dass das Unternehmen einen Weg hat, in Zukunft das Ziel von 2000 Wh/kg zu erreichen.
Air Energy hat eine überzeichnete Seed-Finanzierungsrunde unter der Leitung von Resolute Venture Partners, einem frühen Investor von SpaceX und Tesla, abgeschlossen. Mitgründer und Chief Executive Officer Benjamin Drake erklärt, dass das Ziel der zweiten Phase die Skalierung der Technologie sei. Das Unternehmen verfolge einen fertigungsorientierten Designansatz, baue eine frühe Forschungs- und Entwicklungs-Prototypenlinie auf und reduziere die Risiken des Rolle-zu-Rolle-Verfahrens, um die Technologie für herkömmliche Batteriefertigungsanlagen geeignet zu machen. Das Unternehmen plant, eine Pilotlinie in Chicago zu errichten, möglicherweise im MxD National Manufacturing Cybersecurity Center. Es wird erwartet, dass diese Pilotfertigungskapazität im Jahr 2027 in Betrieb genommen wird.
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