Der Kern elektrischer Fahrzeuge: Lithium-Ionen-Batterie-Design und -Herstellung

Angesichts des exponentiellen Anstiegs der Nachfrage nach ökologischer Nachhaltigkeit und reduzierten Kohlendioxidemissionen haben Elektrofahrzeuge (EVs) einen Hauptfokus in der Automobilindustrie bekommen. Eine der Schlüsseltechnologien hinter dieser Transformation ist die Lithium-Ionen-Batterie.

Wie es funktioniert
Lithium-Ionen-Batterie sind wiederaufladbare Zellen, die Energie chemisch speichern, indem Lithium-Ionen zwischen zwei elektrostatisch unterschiedlich geladenen Elektroden hin und her bewegt werden. Beim Aufladen bewegen sich Lithium-Ionen von der positiven zur negativen Elektrode; beim Entladen fließen sie in umgekehrter Richtung. Diese hohe Wirkungsgrad-Konvertierung macht sie ideal für den Einsatz in Elektrofahrzeugen.

Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien für Elektroautos
Sie entwickeln Lithium-Ionen-Batterien für EV-Anwendungen. Elektrolytformulierungen können neben Elektrodenmaterialien verändert werden, um die Energiedichte zu verbessern. Gleichzeitig sollten Forscher auch hart daran arbeiten, neue Materialien zu finden, die als Elektroden mit höherer Kapazität dienen könnten. Darüber hinaus benötigt auch das BMS (Battery Management System) Aufmerksamkeit, da es eine wichtige Rolle bei der Sicherheitssicherung spielt, indem es die Zellenbedingungen während der Lade-/Entladezyklen kontinuierlich überwacht, was helfen kann, Über- und Unterspannungssituationen sowie andere Probleme zu verhindern und so die Betriebslebensdauer dieser Batterien zu verlängern.

Herstellungsverfahren
Der Fertigungsprozess von Lithium-Ionen-Batterien besteht aus mehreren komplizierten Schritten. Zunächst müssen die aktiven Materialien richtig vorbereitet werden; daher wird eine Schlinge auf Stromabnehmer aufgetragen, gefolgt von Trocknen und Pressen, um Elektrodenfolien zu erstellen. Ein weiterer Schritt umfasst das Zusammenbauen dieser Elemente mit Trennschichten und Elektrolyten zu Batteriezellen, bevor sie entsprechend verpackt werden. Schließlich werden diese Einheiten elektrochemisch aktiviert, bis das gewünschte Leistungslevel erreicht ist.

Zusammenfassung
Lithium-Ionen-Batterien gelten als das Herz aller elektrischen Fahrzeuge, denn ohne sie würde es keinen bedeutenden Übergang zur vollständigen Elektrifizierung in der Automobilindustrie weltweit geben.