Die Automobilindustrie stellt von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren auf Elektrofahrzeuge um, und Lithium-Ionen-Batterien sind die wichtigsten Elemente von Elektrofahrzeugen. Die Spezialisten aus der Automobilindustrie suchen seit langem nach einer Schlüsseltechnologie für die neue Generation der Lithium-Ionen-Batterien.
TUBALL™ Graphen-Nanoröhren (auch als „einwandige Kohlenstoffnanoröhren“ bekannt) sind die Lösung für die wichtigsten technologischen Herausforderungen bei der Verbesserung der Parameter von Lithium-Ionen-Batterien wie Energiedichte, Ladegeschwindigkeit, Lebensdauer und Kosten.
Es gibt ein grundlegendes und immer noch ungelöstes Problem der Ausdehnung von Silizium beim Laden und Entladen von Batterien, was zu Rissen und Kontaktverlust zwischen den Partikeln des Siliziummaterials führt.
TUBALL™ Graphen-Nanoröhren sind derzeit das einzige Material, das lange, flexible, leitfähige und starke Brücken bildet, die die Verbindung zwischen den Partikeln der Silizium-Anode selbst bei großer Volumenausdehnung und Rissbildung aufrecht erhalten.
Dies ermöglicht den Ausfall der Anode zu verhindern und die Lebensdauer erheblich zu verlängern – lange genug, um die strengsten Anforderungen der Hersteller von Elektrofahrzeugen zu erfüllen.
Führende Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien haben bewiesen, dass es dank TUBALL™ Nanoröhren möglich ist, die Anoden mit bis zu 20% SiO-Gehalt herzustellen und somit die rekordverdächtigen Energiedichten von bis zu 300 Wh/kg und 800 Wh/l zu gewährleisten. Diese Batteriezellen können eine um 15% höhere Reichweite haben als die besten marktüblichen Lithium-Ionen-Batterien.
Die Ergebnisse des R&D Teams von OCSiAl zeigen, dass TUBALL™ eine Erhöhung des SiO-Gehalts in der Anode auf bis zu 90% ermöglicht, was zu einer Energiedichte von 350 Wh/kg führt.
Dank ihrer einzigartigen Eigenschaften übertreffen Graphen-Nanoröhren die Alternativen und sorgen für eine deutliche Verbesserung der Leistungsmerkmale von Lithium-Ionen-Batterien in Punkto Energiedichte, Sicherheit, Entladeleistung und Adhäsion.
Solche Leistungsverbesserungen für Kathoden der Lithium-Ionen-Batterien können nicht durch herkömmliche leitfähige Materialien wie Ruß oder mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren sichergestellt werden.
Erfahren Sie mehr über TUBALL™ Nanoröhren in Anoden und Kathoden.
Das Unternehmen OCSiAl, der weltweit größte Hersteller von Graphen-Nanoröhren (einwandigen Kohlenstoffnanoröhren), hat einsatzfähige Lösungen für Anoden und Kathoden entwickelt. TUBALL™ BATT enthält Nanoröhren, die gut im Wasser oder NMP (N-Methylpyrrolidon) dispergiert sind. Das Material kann einfach während des üblichen Herstellungsverfahrens beigemischt werden.
Electric car rEVolution: why graphene nanotubes will be inside next-gen batteries
How do nanotubes work inside an electrode?
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The pitch-derived soft carbon and SWCNTs provided an excellent conductivity, and the porous structure of the composite accommodated the stress produced by the Si expansion.
High thickness and specific capacity leads to areal capacities of up to 45 and 30 mAh cm−2 for anodes and cathodes, respectively. Combining optimized composite anodes and cathodes yields full cells with state-of-the-art areal capacities (29 mAh cm−2) and specific/volumetric energies (480 Wh kg−1 and 1,600 Wh l−1).
The all‐nanomat full cell shows exceptional improvement in battery energy density – 479 Wh/kg battery, and Si-anode capacity – 1166 mAh/g.
The use of SWCNT conductive additive enables graphite-free SiO electrodes with 74% higher volumetric energy and superior full-cell cycling compared to graphite electrodes.
Areal capacities greater than 10 mAh/cm2 and volumetric capacities greater than 1400 mAh/cm3 can be achieved.
Replacing Denka black with SWCNT allows to reduce the carbon content to 0.2 wt% to further increase the energy density, and 2 wt% of PVDF was shown to benefit the cycling stability due to the mitigated PVDF-induced side reactions from its direct contact with NCA particles.
