Junge AIT Batterieforscherin gewinnt den Zukunftspreis

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Die junge Batterieforscherin Dr. Arlavinda Rezqita entwickelte eine Anode, bei der das herkömmliche Graphit durch Siliziumpartikel ersetzt sind. Foto: AIT

Beim diesjährigen „9. Staatspreis Mobilität 2017“ gewann Dr. Arlavinda Rezqita den erstmals ausgelobten Zukunftspreis in der neuen Kategorie „Zukunftspotenzial entfalten“, der herausragende Dissertationen mit innovativen Denkansätzen würdigt.

Dr. Rezqita ist Junior Scientist im Batterieforschungsteam am AIT Austrian Institute of Technology und hat in den vergangenen drei Jahren ein verbessertes Material für eine Antriebsbatterie für E-Fahrzeuge entwickelt. Der Zukunftspreis ist ihr Ticket zur Transport Research Arena (TRA) im April 2018 in Wien, wo sie ihre Forschung einem internationalen Publikum präsentieren wird.

Das Ziel der Forschungsarbeit war die Steigerung der Effizienz von Lithium-Ionen-Batterien, die in Smartphones wie auch Elektrofahrzeugen vorkommen. Dr. Rezqita setzte bei der Anode, dem negativen Pol der Batterie, an und ersetzte den herkömmlichen Graphit durch Siliziumpartikel, die mit mesoporösem Kohlenstoff umhüllte wurden. Der größte Vorteil von Silizium ist seine höhere Energiedichte. „Silizium kann zehn Mal mehr Energie speichern als Graphit. Dadurch werden die Autobatterien leichter, brauchen weniger Platz und die Autos können länger fahren“, erklärt Dr. Rezqita. Außerdem ist Silizium die zweithäufigste Substanz der Erdkruste und die industrielle Verarbeitung ist durch die Halbleiterindustrie gut entwickelt, was die Herstellungskosten dieser neuartigen Batterie erheblich reduziert.

Die Herausforderung beim Einsatz von Silizium-Legierungen ist, dass Silizium beim Laden und Entladen sein Volumen um bis zu 400% verändert, d.h. Silizium dehnt sich beim Laden aus und benötigt in der Batterie mehr Platz. Diese Volumenänderung schwächt das Material, bis es nach einigen Ladezyklen versagt und die Batterie keinen Strom mehr speichern kann.

Die Lösung fand Dr. Rezqita in Karbon, da es eine bessere mechanische Stabilität als Silizium hat: „Man kann sich das einzelne Silizium-Nanopartikel als kleines Knäuel vorstellen, um das nun eine Haut von Karbon gelegt wird. Damit die Lithium-Ionen aber weiterhin eindringen können, habe ich kleine Löcher in die Karbon-Hülle geätzt. So kann sich das Silizium kontrolliert ausbreiten und Ionen aufnehmen, zerfällt aber nicht mehr“, erläutert die 28-Jährige Indonesierin.

Der Erfolg gibt Dr. Rezqita recht: Im Labor blieben die Batterien mit Silizium-Anoden über hunderte Ladezyklen stabil. Im nächsten Schritt wird sie die neue Technologie in größeren Batterien im semi-industriellen Maßstab testen. Dr. Christian Chimani, Head of Center for Low-Emission Transport freut sich über diesen Durchbruch: „Wir sind sehr stolz auf das besonders stabile Material, das Dr. Rezqita in ihrer dreijährigen Forschungsarbeit entwickelt hat. Nach über 400 Ladezyklen immer noch 99% Effizienz – das ist ein super Ergebnis. Dr. Rezqita hat für die Verbesserung der Lithium-Ionen-Batterie im E-Fahrzeug einen bemerkenswerten Beitrag geleistet.“ Die Effizienzsteigerung der Batterie erhöht die Reichweite des E-Fahrzeugs und reduziert folglich die Ladehäufigkeit.

 

28.11.2017 | Quelle: AIT | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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