[Die Energiedichte von Lithiumbatterien könnte in Zukunft das 1,5- bis 2-fache des Stroms erreichen, was bedeutet, dass die Batterien kleiner werden. ]
[Der Kostensenkungsbereich für Lithium-Ionen-Batterien liegt höchstens zwischen 10 % und 30 %. Es ist schwierig, den Preis zu halbieren. ]
Von Smartphones bis hin zu Elektroautos dringt die Batterietechnologie nach und nach in jeden Aspekt des Lebens ein. In welche Richtung wird sich die Batterie der Zukunft entwickeln und welche Veränderungen wird sie für die Gesellschaft mit sich bringen? Mit diesen Fragen im Hinterkopf interviewte der Reporter von First Financial letzten Monat Akira Yoshino, einen japanischen Wissenschaftler, der dieses Jahr den Nobelpreis für Chemie für Lithium-Ionen-Batterien gewann.
Nach Ansicht von Yoshino werden Lithium-Ionen-Batterien auch in den nächsten 10 Jahren die Batterieindustrie dominieren. Die Entwicklung neuer Technologien wie künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge werden „undenkbare“ Veränderungen in den Anwendungsperspektiven von Lithium-Ionen-Batterien mit sich bringen.
Unvorstellbare Veränderung
Als Yoshino auf den Begriff „tragbar“ aufmerksam wurde, wurde ihm klar, dass die Gesellschaft eine neue Batterie brauchte. 1983 wurde in Japan die weltweit erste Lithiumbatterie geboren. Yoshino Akira hat den weltweit ersten Prototyp einer wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie hergestellt und wird einen herausragenden Beitrag zur Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien leisten, die in Zukunft weit verbreitet in Smartphones und Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen.
Letzten Monat sagte Akira Yoshino in einem exklusiven Interview mit dem Finanzjournalisten Nr. 1, dass er „keine wirklichen Gefühle mehr“ habe, nachdem er erfahren habe, dass er den Nobelpreis gewonnen habe. „Die ausführlichen Vorstellungsgespräche machten mich später sehr beschäftigt und ich konnte nicht allzu glücklich sein.“ Sagte Akira Yoshino. „Aber je näher der Tag der Preisverleihung im Dezember rückt, desto stärker wird die Realität der Auszeichnungen.“
In den letzten 30 Jahren haben 27 japanische oder japanische Wissenschaftler den Nobelpreis für Chemie gewonnen, aber nur zwei von ihnen, darunter Akira Yoshino, wurden als Unternehmensforscher ausgezeichnet. „In Japan erhalten Forscher von Forschungsinstituten und Universitäten im Allgemeinen Auszeichnungen, und nur wenige Unternehmensforscher aus der Branche haben Auszeichnungen gewonnen.“ sagte Akira Yoshino dem First Financial Journalist. Er betonte auch die Erwartungen der Branche. Er ist davon überzeugt, dass es im Unternehmen viel Forschung auf Nobelniveau gibt, die japanische Industrie jedoch ihre Führung und Effizienz verbessern sollte.
Yoshino Akira glaubt, dass die Entwicklung neuer Technologien wie künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge „undenkbare“ Veränderungen für die Anwendungsaussichten von Lithium-Ionen-Batterien mit sich bringen werden. Beispielsweise beschleunigt die Weiterentwicklung der Software den Batteriedesignprozess und die Entwicklung neuer Materialien und kann sich auf die Verwendung der Batterie auswirken, sodass die Batterie in der besten Umgebung verwendet werden kann.
Yoshino Akira ist auch sehr besorgt über den Beitrag seiner Forschung zur Lösung globaler Probleme des Klimawandels. Er sagte dem First Financial Journalist, dass er aus zwei Gründen ausgezeichnet wurde. Die erste besteht darin, zur Entwicklung einer intelligenten mobilen Gesellschaft beizutragen; Zweitens soll ein wichtiges Mittel zum Schutz der globalen Umwelt bereitgestellt werden. „Der Beitrag zum Umweltschutz wird in Zukunft immer offensichtlicher. Gleichzeitig ist dies auch eine großartige Geschäftsmöglichkeit.“ sagte Akira Yoshino einem Finanzreporter.
Yoshino Akira sagte den Studenten während einer Vorlesung an der Meijo-Universität als Professor, dass er angesichts der hohen Erwartungen der Öffentlichkeit an den Einsatz erneuerbarer Energien und Batterien als Gegenmaßnahme gegen die globale Erwärmung seine eigenen Informationen liefern werde, darunter Gedanken zu Umweltthemen. ”
Wer wird die Batterieindustrie dominieren?
Die Entwicklung der Batterietechnologie löste eine Energierevolution aus. Von Smartphones bis hin zu Elektroautos ist die Batterietechnologie allgegenwärtig und verändert jeden Aspekt des Lebens der Menschen. Ob die zukünftige Batterie leistungsstärker und kostengünstiger wird, wird jeden von uns betreffen.
Derzeit setzt sich die Industrie dafür ein, die Sicherheit der Batterie zu verbessern und gleichzeitig die Energiedichte der Batterie zu erhöhen. Die Verbesserung der Batterieleistung trägt auch dazu bei, dem Klimawandel durch den Einsatz erneuerbarer Energien entgegenzuwirken.
Nach Ansicht von Yoshino werden Lithium-Ionen-Batterien auch in den nächsten 10 Jahren die Batterieindustrie dominieren, aber die Entwicklung und der Aufstieg neuer Technologien werden auch die Bewertung und die Aussichten der Branche weiter stärken. Yoshino Akira sagte gegenüber First Business News, dass die Energiedichte von Lithiumbatterien in Zukunft das 1,5- bis 2-fache des Stroms erreichen könnte, was bedeutet, dass die Batterie kleiner wird. „Dadurch wird zwar das Material reduziert und damit auch die Kosten gesenkt, die Materialkosten werden aber nicht wesentlich sinken.“ Er sagte: „Die Kostensenkung bei Lithium-Ionen-Batterien liegt höchstens zwischen 10 und 30 %.“ Den Preis halbieren zu wollen ist schwieriger. ”
Werden elektronische Geräte in Zukunft schneller aufgeladen? Als Antwort sagte Akira Yoshino, dass ein Mobiltelefon in 5–10 Minuten voll sei, was im Labor erreicht wurde. Für schnelles Laden ist jedoch eine hohe Spannung erforderlich, was sich auf die Batterielebensdauer auswirkt. In der Realität ist es in vielen Situationen möglicherweise nicht erforderlich, besonders schnell aufzuladen.
Von den frühen Blei-Säure-Batterien über die Nickel-Metallhydrid-Batterien, die die Hauptstützen japanischer Unternehmen wie Toyota sind, bis hin zu den Lithium-Ionen-Batterien, die 2008 von Tesla Roaster verwendet wurden, haben traditionelle flüssige Lithium-Ionen-Batterien die Leistungsbatterie dominiert Markt seit zehn Jahren. Zukünftig wird der Widerspruch zwischen Energiedichte und Sicherheitsanforderungen und der traditionellen Lithium-Ionen-Batterietechnologie immer deutlicher hervortreten.
Als Reaktion auf Experimente und Festkörperbatterieprodukte ausländischer Unternehmen sagte Akira Yoshino: „Ich denke, Festkörperbatterien stellen eine zukünftige Richtung dar und es gibt noch viel Raum für Verbesserungen.“ Ich hoffe, bald neue Fortschritte zu sehen.“
Er sagte auch, dass Festkörperbatterien in ihrer Technologie Lithium-Ionen-Batterien ähneln. „Durch die Verbesserung der Technologie kann die Geschwindigkeit des Lithium-Ionen-Schwimmens endlich etwa das Vierfache der aktuellen Geschwindigkeit erreichen.“ sagte Akira Yoshino einem Reporter der First Business News.
Festkörperbatterien sind Lithium-Ionen-Batterien, die Festkörperelektrolyte verwenden. Da Festkörperelektrolyte den potenziell explosiven organischen Elektrolyten in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien ersetzen, werden die beiden Hauptprobleme hoher Energiedichte und hoher Sicherheitsleistung gelöst. Festkörperelektrolyte werden bei gleicher Energie verbraucht. Die Batterie, die den Elektrolyten ersetzt, hat eine höhere Energiedichte, gleichzeitig eine höhere Leistung und eine längere Nutzungsdauer, was der Entwicklungstrend der nächsten Generation von Lithiumbatterien ist.
Festkörperbatterien stehen jedoch auch vor Herausforderungen wie der Kostensenkung, der Verbesserung der Sicherheit von Festelektrolyten und der Aufrechterhaltung des Kontakts zwischen Elektroden und Elektrolyten während des Ladens und Entladens. Derzeit investieren viele globale Automobilkonzerne stark in Forschung und Entwicklung für Festkörperbatterien. Toyota entwickelt beispielsweise eine Feststoffbatterie, die Kosten werden jedoch nicht bekannt gegeben. Forschungsinstitute gehen davon aus, dass der weltweite Bedarf an Festkörperbatterien bis 2030 voraussichtlich 500 GWh erreichen wird.
Professor Whitingham, der gemeinsam mit Akira Yoshino den Nobelpreis erhielt, sagte, dass Festkörperbatterien möglicherweise die ersten sein könnten, die in kleinen Elektronikgeräten wie Smartphones zum Einsatz kommen. „Denn es gibt immer noch große Probleme bei der Anwendung von Großanlagen.“ sagte Professor Wittingham.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. Dezember 2019