Rheology is a notoriously complex field, combining mathematics and physics to characterize materials. For inexperienced users, rheology can seem like a massive challenge. Luckily, new technology simplifies rheology down to its core so you can get essential measurements without difficult training, measurements, or calculations.
Lithium-Ionen-Batterien (LIB) werden in einem mehrstufigen Prozess hergestellt, bei dem verschiedene aktive und inaktive Materialien kombiniert werden. Materialauswahl und Verarbeitungsbedingungen können die Leistung der fertigen Batterie stark beeinflussen.
Von leichten Laptops bis hin zu Elektrofahrzeugen mit größerer Reichweite – unzählige Anwendungen erfordern eine Erhöhung der Energiedichte und Leistung von Lithium-Ionen-Batterien. Da Batterieelektroden direkt zu diesen Aspekten der Batteriefunktion beitragen, sind Elektroden und ihre Komponenten in der Batterieforschung im Hinblick auf eine Weiterentwicklung der Technologie von besonderem Interesse. Die Verarbeitung der Batterie-Slurry ist ebenfalls ein wichtiger Schritt der Herstellung und bietet erhebliche Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung bei gleichzeitiger Kostensenkung.
In der Forschung, Entwicklung und Qualitätskontrolle im Batteriesektor entwickelte sich die isotherme Mikrokalorimetrie (Isothermal Microcalorimetry, IMC) in den letzten zehn Jahren zum wichtigsten In-situ- und In-operando-Verfahren zur Beurteilung des Wärmestroms bei der Zyklisierung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren (Lithium-Ionen-Akkus).
Aufgrund des Verbraucherinteresses und der Nachhaltigkeitsziele ist die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen stark gestiegen. Bis 2030 möchten die USA einen 50%igen Anteil von Elektroautos am Gesamtmarkt erreichen – die Rohmaterialien und Komponenten für Elektrofahrzeugbatterien werden jedoch zu 99 % außerhalb des Landes produziert.1, 2 Die Beschaffung von im Ausland hergestellten Materialien und Batterien hat bereits zu branchenweiten Problemen geführt. Russlands Invasion in die Ukraine führte zu einer Instabilität des Markts, durch die der Preis für Nickel, einem Hauptmaterial bei der Batterieherstellung, im März 2022 extrem anstieg.3
Lithium-Ionen-Batterien sind die dominierenden wiederaufladbaren Batterien auf dem heutigen Markt. Sie kommen in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz, darunter in der Unterhaltungselektronik, in Elektrofahrzeugen und in Industrieanlagen. Angesichts der enormen Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien in den letzten Jahren liegt der Schwerpunkt der Forschung im Bereich der Batterietechnologie auf der Verbesserung der Lebensdauer, Leistung und Sicherheit dieser Batterien.
Katalytische Reaktionen sind allgegenwärtig: von Kunststoffen und Brot bis hin zu über 90% aller Chemikalien weltweit werden unzählige Waren und Materialien mit Hilfe von Katalysatoren hergestellt. Katalysatoren sind Substanzen, die träge chemische Reaktionen beschleunigen. Schnellere Reaktionen sind technologisch und wirtschaftlich wettbewerbsfähiger. Darüber hinaus bieten optimierte Katalysatoren ein enormes Potenzial zur Reduzierung des Energie- und Ressourcenverbrauchs und zur Senkung der Kohlendioxidemissionen.
Egal, ob Sie schon einmal ein Mobiltelefon benutzt oder ein Elektrofahrzeug gefahren haben (bitte nicht gleichzeitig), ist Ihnen wahrscheinlich bewusst geworden, dass Lithium-Ionen-Batterien die Energiewelt erobern. Diese Batterien treiben unsere tragbare Elektronik, lebenswichtige medizinische Geräte, Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energiespeicher an. Angesichts des wachsenden Marktes suchen Forscher:innen Wege, um Li-Ionen-Batterien immer leistungsstärker, zuverlässiger und sicherer zu machen und zugleich die Produktionszeit und -kosten zu minimieren.
Im Herbst 2021 trat die 26. UN-Klimakonferenz der Vertragsparteien (COP 26) in Glasgow zusammen, um Vereinbarungen zur Verringerung der Treibhausgasemissionen und zur Verhinderung eines weiteren Klimawandels auszuarbeiten. COP 26 baute auf dem Pariser Abkommen auf, die globale Erwärmung auf weniger als 2 Grad Celsius zu begrenzen, indem die Kohlendioxid (CO2)-Emissionen auf Null reduziert werden. Diese beiden Abkommen werden bestimmen, wie Regierungen und Industrie zusammenarbeiten, um den Klimawandel in den nächsten zehn Jahren einzudämmen.
Lithium-Ionen-Batterien verändern die Industrielandschaft durch effiziente Energiespeicherung. Die heutigen Batterieforscher:innen müssen auf früheren Forschungsergebnisse aufbauen. Alle Elemente der Batterie sowie deren Materialien müssen analysiert und optimiert werden, damit der zukünftige Fortschritt in den Anwendungsbereichen gewährleistet wird.