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Forum: Offtopic Neuste Akkutechnologien?


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von Paul H. (powl)


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In den Schlagzeilen einiger technischer Laberblätter liest man ja immer 
wieder von bahnbrechenden, revolutionären und zukunftsweisenden 
Durchbrüchen/Forschritten/Entdeckungen in der Forschung nach neuen 
Akkutechnologien.

Mich stört das ehrlich gesagt auch ein wenig, dass wir mit Lipos zwar 
immerhin 140Wh/kg hinbekommen aber einige interessante Anwendungen 
werden mit Akkus jenseits der 300Wh/kg erst möglich. Wie weit sind wir 
denn da?

Welche neueren Akkutechnologien gibt es schon, welche sind grade in der 
Entwicklung? Wo kann ich mich informieren? Wo kann man sie evtl. heute 
schon kaufen? (Natürlich leider wohl völlig überteuert)

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Paul Hamacher schrieb:
> In den Schlagzeilen einiger technischer Laberblätter liest man ja immer
> wieder von bahnbrechenden, revolutionären und zukunftsweisenden
> Durchbrüchen/Forschritten/Entdeckungen in der Forschung nach neuen
> Akkutechnologien.

Vom Durchbruch auf dem Gebiet der Kernfusion liest man schon seit den 
50zigern des letzten Jahrhunderts. Wann immer man die Zeile „in wenigen 
Jahren soll das Verfahren/die Erfindung/das Prinzip zur Anwendung bereit 
stehen“  liest, kann man getrost davon ausgehen, dass es so wohl nichts 
wird.

von Bernd F. (metallfunk)


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Wir warten Alle.

Eventuell sind " Superkondensatoren " der Durchbruch.

Aber: Solange der Durchbruch nicht erfolgt ist, kannst du
gegen den Dieselmotor nicht an.

( Energiemäßig, Gewicht, Gefahrpotenzial, Kosten usw.)

Grüße Bernd

von P. M. (o-o)


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Bernd Funk schrieb:
> Aber: Solange der Durchbruch nicht erfolgt ist, kannst du
> gegen den Dieselmotor nicht an.

Warum unbedingt ein Durchbruch? Die Halbleiterindustrie hat seit den 
70ern auch keinen eigentlichen "Durchbruch" erlebt, sondern 
kontinuierliches Leistungswachstum. Würde man die jährlichen 
Wachstumsraten auch nur annähernd auf die Akkutechnologie übertragen 
können, so würde die Welt schon in 10 Jahren komplett anders aussehen. 
Anstatt eine Verdoppelung alle 18 Monate wie in der Halbleiterbranche 
würden z.B. 15% Steigerung pro Jahr in 10 Jahren auch schon eine 
Vervierfachung ergeben.

von Detlef K. (adenin)


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von Sebastian H. (sebh)


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Ich versuche mir das einfach schön zu reden: ohne dem Akku Problem würde 
bei weitem nicht so viel Fokus auf Energieeffizienz gelegt werden. 
Stattdessen hätten wir heute vermutlich Handys und tablets mit Lüfter um 
die Abwärme loszuwerden.

von Uwe R. (aisnmann)


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Sebastian H. schrieb:
> Ich versuche mir das einfach schön zu reden: ohne dem Akku Problem würde
> bei weitem nicht so viel Fokus auf Energieeffizienz gelegt werden.
> Stattdessen hätten wir heute vermutlich Handys und tablets mit Lüfter um
> die Abwärme loszuwerden.

Das ist eine sehr interessante Sichtweise. Lüfter ist vielleicht etwas 
Übertrieben, aber im Grunde hast du recht.
Netzbetriebene Geräte mit einem Watt Standbyverbrauch sind ganz normal, 
das kann man sich beim Telefon nicht leisten.

bye uwe

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Den Durchbruch wollen die Norweger nun geschafft haben,
mit einer neuen Microstruktur für eine Silizium-Kohlentoffanode
https://derstandard.at/2000083576975/Akku-mit-Silizium-soll-Elektroautos-1-000-Kilometer-fahren-lassen

Namaste

: Bearbeitet durch User
von X. Y. (bastler_0815)


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Winfried J. schrieb:
> Den Durchbruch wollen die Norweger nun geschafft haben

Den Durchbruch gibt es seit ca. 5 Jahren min. 3mal jeden Monat... ;-)

von Rote T. (tomate)


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X. Y. schrieb:
>> Den Durchbruch wollen die Norweger nun geschafft haben
>
> Den Durchbruch gibt es seit ca. 5 Jahren min. 3mal jeden Monat... ;-)

Und im Sommerloch doppelt so oft

von A. K. (prx)


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X. Y. schrieb:
> Den Durchbruch gibt es seit ca. 5 Jahren min. 3mal jeden Monat... ;-)

Über den zweiten wurde schon in den 60ern berichtet. ;-)

: Bearbeitet durch User
von Jan H. (j_hansen)


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Detlef K. schrieb:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Schwefel-Akkumulator

Das war 2013. Aktuell steht im Wikiartikel:
> Der Lithium-Schwefel-Akkumulator ist ein Akkumulatortyp, an dem mit Stand im 
Jahr 2018 geforscht und entwickelt wird.

So ist das mit den Durchbrüchen in der Akkutechnologie.

von Alex G. (dragongamer)


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Ja, gravierende Sprünge gibt es leider kaum.
Langfristig tut sich aber sehr wohl was. Kleine Schritte führen auch zum 
Ziel.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Hat hier schon mal jemand etwas über PNRs (Phosphor Nano Ribbons) gehört 
welche als Graphen äquivalent für leistungsfähigere Akkus herhalten 
sollen?

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1074-x

https://derstandard.at/2000103020260/Forscher-erfinden-versehentlich-Material-das-Handyakkus-revolutionieren-soll

Namaste

von Uhu U. (uhu)


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Alex G. schrieb:
> Ja, gravierende Sprünge gibt es leider kaum.

Doch, die gibt es, aber leider in die falsche Richtung…

von Harald W. (wilhelms)


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Uhu U. schrieb:

>> Ja, gravierende Sprünge gibt es leider kaum.
>
> Doch, die gibt es, aber leider in die falsche Richtung…

Man hat lange nichts von Zinkluftbatterien gehört. Die haben im
Knopfzellenbereich m.W. die höchste Energiedichte. Als "Auto-
batterie" würde man die nicht aufladen, sondern die verbrauchten
Zinkoxydplatten gegen "neue" Zinkplatten tauschen. Die alten Plat-
ten würden dann in die Zinkhütte geschickt. Da müsste man sich
zwar noch etwas Gedanken überden praktischen Aufbau machen, aber
ein Riesenvorteil wäre, das man keine exotischen, schwer erhält-
lichen Materialien benötigt. Irgendwie habe ich den Eindruck,
das heutige Entwickler nicht über den Lithium-Tellerrand hinaus-
blicken können.

von Icke ®. (49636b65)


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Harald W. schrieb:
> Man hat lange nichts von Zinkluftbatterien gehört.

Das liegt wohl daran, daß die in deinem Hörgerät alle ist...

von A. K. (prx)


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Harald W. schrieb:
> Irgendwie habe ich den Eindruck,
> das heutige Entwickler nicht über den Lithium-Tellerrand hinaus-
> blicken können.

Oder dass heutige Entwickler mehr darüber wissen, als Laien, die davon 
vor Jahren mal im Web gelesen haben.

Man darf sicher sein, dass weltweit ziemlich viele Leute ziemlich jede 
Variante betrachten. Steckt wirklich genug Geld drin.

von Harald W. (wilhelms)


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A. K. schrieb:

> Man darf sicher sein, dass weltweit ziemlich viele Leute ziemlich jede
> Variante betrachten. Steckt wirklich genug Geld drin.

Kennst Du irgendwelche Seiten, die sich mit Zink-Luft-Batterien
beschäftigen? So oder so, ich warte immer noch auf eine passende
Technologie, die sich auch für die Menschen eignen, die in Mehr-
etagenhäusern wohnen. Z.Z. eignen sich Elektroautos, nur für die
"reichere" Hälfte der Bevölkerung, die sich ein eigenes Haus lei-
sten können.

von A. K. (prx)


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Ich glaube nicht, dass solche Forschung öffentlich stattfindet, wenn man 
damit im Erfolgsfall viel Geld verdienen kann.

: Bearbeitet durch User
von Witkatz :. (wit)


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Harald W. schrieb:
> Z.Z. eignen sich Elektroautos, nur für die
> "reichere" Hälfte der Bevölkerung, die sich ein eigenes Haus lei-
> sten können.
Es könnte schwer sein, den CO2 Ausstoß der Herstellung der Baustoffe für 
ein Einfamilienhaus mit einem Elektroauto wieder reinzuholen. Es gibt 
durchaus ökobewusste "reichere", die in Mehrfamilienhäusern wohnen.

von Guido B. (guido-b)


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Harald W. schrieb:
> aber
> ein Riesenvorteil wäre, das man keine exotischen, schwer erhält-
> lichen Materialien benötigt. Irgendwie habe ich den Eindruck,
> das heutige Entwickler nicht über den Lithium-Tellerrand hinaus-
> blicken können.

Was ist exotisch? Laut Wikipedia ist der Anteil von Zink in der
Erdhülle (?) gerade mal doppelt so hoch wie der von Lithium. Letzteres
ist als Erdalkaliemetall alles andere als exotisch, es gibt Meere davon.
Warum nimmt man lieber sowas als Zink? Schau mal in die
elektrochemische Spannungsreihe!

von Harald W. (wilhelms)


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Guido B. schrieb:

> Was ist exotisch? Laut Wikipedia ist der Anteil von Zink in der
> Erdhülle (?) gerade mal doppelt so hoch wie der von Lithium. Letzteres
> ist als Erdalkaliemetall alles andere als exotisch, es gibt Meere davon.
> Warum nimmt man lieber sowas als Zink? Schau mal in die
> elektrochemische Spannungsreihe!

Nun, interessanter wäre da eher der Preis pro kg.

von Alex G. (dragongamer)


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Harald W. schrieb:
> Nun, interessanter wäre da eher der Preis pro kg.
Der ist bei Lithium nur viermal höher und soweit ich gelesen habe macht 
Lithium nur um die 8 Gewichtsprozent eines Tesla Akkus aus.
Die Rohstoffkosten sind nicht der Grund wieso massive Akkus so teuer 
sind, sondern die Produktion. Wenigstens muss man den Lithiumakku aber 
nur ein mal herstellen, im Gegensatz zur Batterie.
Prinzipiell wäre es natürlich interessant wenn man eine Batterietechnik 
sinnvoll einsetzen könnte.

von Bernd K. (prof7bit)


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Harald W. schrieb:
> Aufbau machen, aber
> ein Riesenvorteil wäre, das man keine exotischen, schwer erhält-
> lichen Materialien benötigt.

Fun Fact:

Zink: 0.0076% der Erdkruste
Lithium: 0.006% der Erdkruste

von Bernd K. (prof7bit)


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Guido B. schrieb:
> Laut Wikipedia ist der Anteil von Zink in der
> Erdhülle (?) gerade mal doppelt so hoch wie der von Lithium.

Du hast anscheinend ein anderes Wikipedia als ich (siehe oben)

: Bearbeitet durch User
von A. K. (prx)


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Ganz allgemein ist der prozentuale Anteil in der Erdkruste weniger 
wichtig als der Aufwand der Gewinnung. Beispielsweise ob die Substanz 
leicht gewinnbar in Erzen konzentriert ist, oder sich ziemlich 
gleichmässig verteilt.

: Bearbeitet durch User
von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Außerdem ist die Dichte so unterschiedlich, dass der Massenvergleich den 
Rückschluß auf die Stoffmenge absurd erscheinen lässt.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Mol

Namaste

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (outsider)


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Alex G. schrieb:
> Ja, gravierende Sprünge gibt es leider kaum.
> Langfristig tut sich aber sehr wohl was. Kleine Schritte führen auch zum
> Ziel.

Also für mich sieht das so aus, als ob nur noch durch eine neue 
Technologie wirklich was weiter gehen könnte. Was hat man denn bei 
Li-Ion Akkus die letzten Jahre noch gesehen? Eine Steigerung von 3,5 auf 
3,6 Ah pro 18650 Zelle innerhalb von 5 Jahren? Mit diesen kleinen 
Schritten kommen wir nicht weiter. Das wären etwa 120 Jahre bis zur 
nächsten Verdopplung der Energiedichte...

von Johnny B. (johnnyb)


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Stephan S. schrieb:
> Eine Steigerung von 3,5 auf
> 3,6 Ah pro 18650 Zelle innerhalb von 5 Jahren? Mit diesen kleinen
> Schritten kommen wir nicht weiter. Das wären etwa 120 Jahre bis zur
> nächsten Verdopplung der Energiedichte...

Das sehe ich genauso. Vorallem wurde nur die Kapazität und Ladezeit 
verbessert, andere Aspekte sogar wesentlich verschlechtert wie z.B. der 
Einsatztemperaturbereich.
z.B. lassen sich Bleiakkus laden/entladen in einem Temperaturbereich von 
ungefähr -20...50°C, Li-ion und LiPo Akkus nur laden von ungefähr 
0...45°C und entladen -10...60°C.
Darum werden Bleiakkus auch an vielen Orten noch eingesetzt, weil man 
sie noch nicht durch was besseres ersetzen kann.

von Johnny B. (johnnyb)


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Bernd K. schrieb:
> Zink: 0.0076% der Erdkruste

Lustiger Ausschnitt aus dem Film "Kentucky Fried Movie", "Science Lesson 
#5 Zinc Oxide and You":
Youtube-Video "Science Lesson #5 Zinc Oxide and You"

von Johnny B. (johnnyb)


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Icke ®. schrieb:
> Hörgerät

Dieses Jahr scheint das erste Hörgerät mit Brennstoffzelle auf den Markt 
gekommen zu sein. Aufgetankt wird es mit Methanol.
https://www.widex.com/en-us/other-content/evoke-energy-cell

von Marcu S. (marcu)


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Von OXIS sollte es schon Lithium Schwefel Zellen geben. Hat da schon 
jemand Erfahrung damit? Die Daten sind ja super. Die erreichen schon 
400Wh/kg

https://oxisenergy.com/technology/

Die Videos sind beeindruckend!

von Martin G. (martin_g697)


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So und was ist mit EEStor passiert?
Die haben damals auf Bariumtitanat Basis Kondensatoren entwickelt. Eine 
Permittivität von ca 10000 kann schon was. Muss halt nur noch die 
Spannung auch aushalten.
Gibts die noch?
Soweit ich weiß wurden die vom amerikanischem Militär aufgekauft oder 
sowas.

Was ich noch mitbekommen hab, danach sind die Kondensatorbänke der 
Railguns ziemlich geschrumpft. Aber ich sehe immer noch keine kaufbare 
Kondensatorbänke, die man als Akku benutzen könnte.

Vorteil dieser Kondensatoren ist, daß sie keinen Verschleiß haben.

von Cyblord -. (cyblord)


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X. Y. schrieb:
> Winfried J. schrieb:
>> Den Durchbruch wollen die Norweger nun geschafft haben
>
> Den Durchbruch gibt es seit ca. 5 Jahren min. 3mal jeden Monat... ;-)

Fast so oft, wie die Voyager Sonden unser Sonnensystem schon verlassen 
haben. Immer wenn davon was im Radio kommt denke ich: Ach schon wieder 
ein Jahr um.

von Egon D. (egon_d)


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Martin G. schrieb:

> Die haben damals auf Bariumtitanat Basis Kondensatoren
> entwickelt.

Alter Hut. Der Klassiker unter den Ferroelektrika.


> Eine Permittivität von ca 10000 kann schon was. Muss
> halt nur noch die Spannung auch aushalten.

Das ist das Problem.

Al2O3 hält (in dünnen Schichten) bis zu 1V/nm (!!) aus,
hat aber nur eine DK von 8,6.
Ferroelektrika (Bariumtitanat, Bleizirkonattitanat etc.)
können, je nach Zusammensetzung und Prozessführung, eine
DK von 10'000 bis 100'000 haben, aber man muss schon froh
sein, wenn sie 1V/µm aushalten.


> Gibts die noch?

Naja, ob das gerade Bariumtitanat ist, weiss ich natürlich
nicht -- aber Typ-II-Dielektrika (X7R, Z5U etc.) in MLCC
sind ja inzwischen Standard.
470µF/25V kann man kaufen -- aber ob die bei Stückpreisen
jenseits von 20 Euro eine echte Alternative zu Akkus sind,
kannst Du Dir selbst ausrechnen.

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