Priusfreunde.de

Quelle: Spiegel Online

11.03.2009

TECHNISCHE REVOLUTION
Neuer Super-Akku lädt in Sekunden

Forscher haben Lithium-Akkus so modifiziert, dass sie eine Revolution in der Unterhaltungselektronik und dem Elektroauto-Markt verursachen könnten. Handys und Laptops wären innerhalb von Sekunden bis Minuten wieder aufgeladen.

Ist es der lang ersehnte Durchbruch in der Akku-Technologie? Ihre Lithium-Akkus könnten in Zukunft nur in Minuten oder gar Sekunden geladen werden, schreiben Materialforscher um Byoungwoo Kang und Gerbrand Ceder vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) im Fachblatt "Nature".

Möglich wird das durch einen Lithiumphosphat-Überzug. Auf diese Weise verkürzt sich die Ladezeit, während die Leistungsdichte bei gleicher Speicherkapazität steigt. Der Akku kann also bei Bedarf kurzfristig mehr Energie liefern, so die Forscher. Schon in zwei bis drei Jahren rechnen sie damit, dass ihre neuen Hochleistungsbatterien in Handys, Laptops und Elektroautos zum Einsatz kommen.

Hallo,

hört sich mal gut an, mal schaun, was der Markt draus macht.

Für Plug-ins oder reine E-autos ist das aber - denke ich nicht so wichtig.. da das begrenzende Element da wohl eher der Stromanschluss sein dürfte..

Bei hybriden aber.. mehr regeneratives bremsen, weil man mehr leistung kann, und auch mehr Boost..

ciao

Florian

Und was ist daran neu? Der Akku im Prius wird ja auch innerhalb einer Minute von Soc 40 auf 80 geladen bei voller Bremsleistung.

Meine uralten NC Modellbauakkus habe ich damals immer in nur 10min aufgeladen.

Also wo bitte ist da der Fortschritt?

Ein paar mehr technische Details siehe unter anderem hier (heise.de/newsticker):

12.03.2009 14:35
Turbo für Batterieladung

Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein Elektrodenmaterial für Lithiumionen-Akkus entwickelt, das Energie zehn Mal schneller aufnehmen oder abgeben kann als die schnellsten zur Zeit existierenden Akkus.

Details zu dem Material haben die Forscher um Gerbrand Ceder in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht: Demnach handelt es sich bei dem Material um Nanokügelchen aus Lithiumeisenphosphat, die mit einer dünnen Schicht aus Lithiumphosphat-Glas bedeckt sind. Die Wissenschaftler schätzen, dass eine Batterie mit diesem Material auf eine Leistungsdichte von 90 bis 170 kW/kg kommt – die besten Lithiumeisenphophat-Akkus liegen zur Zeit bei etwa 4 kW/kg. Ein typischer Handy-Akku mit einer Kapazität von einer Wattstunde ließe sich, das richtige Ladegerät vorausgesetzt, damit in rund zehn Sekunden volladen – ein Hybridakku mit 15 kWh in fünf Minuten. Wie bei allen Lithiumionen-Akkus erkauft man sich allerdings auch hier die große Leistungsdichte mit einer geringen Energiedichte: Die schätzen die Wissenschaftler für reale Batterien auf nur 25 Wh/kg. Die besten Akkus liegen hier bei rund 200 Wh/kg.

Sorry, aber wer sich die Zahlen mal etwas genauer ansieht, wird schnell merken, dass es sich auch hier wieder mehr um eine vollmundige Ankündigung handelt als um eine technische Innovation.

Hybridakku mit 15kWh in 5min? Da frage ich mich wo die die 180KW Leistung hernehmen wollen. Bremsenergie? Heimische Steckdose?

Und überhaupt! Der Priusakku verträgt mit ca. 1,5kWh 25KW Leistung. 10 Stück davon würden also 250KW vertragen. Wo ist da die Innovation?

Und die geschätzen 25Wh/kg halte ich für alles andere als Zukunftsfähig. Da hat ja selbst der alte NiHM Akku vom Prius deutlich mehr.

Und solche Formulierungen wie: "Die Wissenschaftler schätzen" deuten nicht gerade auf seriöse und fundierte Forschung hin.

Prius-Akku: 25kW/40kg = 0,625kW/kg
Neuer Akku: 90-170kW/kg
Also mehr als eine Verhundertfachung der Leistungsichte. Ich weiß auch nicht, wo da der Fortschritt ist...

Grüße
Malte<br><br>Posting ge&auml;ndert von: sirup, am: 13/03/2009 15:41

Ein größerer Artikel über die A123-Batterie:

Alles elektrisch

Das schwarze Rennmotorrad verschwindet fast in einer Rauchwolke: Sein Fahrer lässt den Hinterreifen im Stand kräftig durchdrehen, um ihn auf Temperatur zu bringen. Nach diesem Burnout legt er einen Schalter um, und die Maschine schießt nach vorn – von 0 auf 100 in unter einer Sekunde. Sieben Sekunden später hat sie mit einer Höchstgeschwindigkeit von 270 Kilometern pro Stunde die Renn-Viertelmeile hinter sich gebracht. Angetrieben wird das „KillaCycle“ genannte Gefährt nicht von einem hochgezüchteten Verbrennungsmotor, sondern elektrisch. Der dafür nötige Akku stammt vom Start-up A123Systems aus dem US-Bundesstaat Massachusetts – er fasst mehr als doppelt so viel Energie wie Nickel-Metallhydrid-Akkus, wie sie heute in Hybridautos zu finden sind, und gibt seine Ladung bei Bedarf in Rekordzeit ab. Als radikal modifizierte Variante der heute üblichen Lithium-Ionen-Batterien für Laptops oder Handys könnte er dem Markt für elektrische Fahrzeuge erheblich auf die Sprünge helfen....

Quelle

sirup schrieb:
Prius-Akku: 25kW/40kg = 0,625kW/kg
Neuer Akku: 90-170kW/kg
Also mehr als eine Verhundertfachung der Energiedichte. Ich weiß auch nicht, wo da der Fortschritt ist...

Grüße
Malte

Hallo Sirup,

schmeißt du Energie und Leistungsdichte durcheinander ?!

Leistungsdichte Prius:
25kW/40kg -&gt;0,625kW/kg.

Energiedichte Prius: 1310Wh/40kg=32Wh/kg

ciao

Florian

Über 100KW/kg? Hallo? Bei nur 1% Verlustleistung würde einem das Ding binnen Sekunden in Flammen aufgehen.

Nicht umsonst schreiben die für größere Akkus deutlich längere Lade- und Entladezeiten.

Mal abgesehen davon das man derart hohe Leistungsdichten überhaupt nicht braucht.

Das klingt zwar gut ein Elektroauto in 5min aufladen zu können. Aber das geht nur an der Tankstelle im Atomkraftwerk, wenn da mehrere gleichzeitig &quot;tanken&quot; wollen.

OK, jetzt mal außen vorausgesetzt, daß so Dinge wie Ladungsverluste praktisch nicht auftreten, und man supraleitende Kabel hat...

Aus welcher Steckdose soll man denn die benötigte elektrische Leistung nehmen? Welcher Energieversorger tickt bei den dadurch entstehenden Lastwechseln nicht im Dreieck, wenn man ein EV &quot;in Minuten volltanken&quot; will?

Ich leider grad keine Zahlen zur Hand, aber das Äquivalent von 40 Litern Sprit binnen Minuten durch eine Steckdose saugen, das klingt mir wie eine ziemliche Herausforderung.

Bei 9kWh/l (laut energieinfo.de) und einem Wirkungsgrad von 40% wären das (Größenordnung) 144kWh in der Batterie. Das bei 380V (3-phasig) sind dann 380 Ampere bei einer Stunde Ladezeit, oder 4,5 kA bei 5 Minuten Ladezeit.

Also im Ernst: Wie will man 144kW (eine Stunde) oder 1,7 MW (5 Minuten) als &quot;Verbraucher&quot; bekommen, ohne eigenes Umspannwerk oder geeignetes Hauskraftwerk?

OK, man kann natürlich elektrische Energie zu Hause akkumulieren und dann in den Wagen drücken, aber selbst dann bleibt die rein technische Herausforderungen, das betriebssicher und einigermaßen bezahlbar hinzukriegen.

Das sind schon Größenordnungen...<br><br>Posting ge&auml;ndert von: doc, am: 13/03/2009 16:36

In der Tat hatte ich Energie- und Leistungsdichte verwurstelt. Die Einheiten waren aber korrekt

Zum Thema &quot;Braucht man nicht&quot;: Es gab schon diverse Erfindungen (z.B.: Fax) über die das gesagt wurde.

Zum Thema &quot;bei nur 1% Verlustleistung&quot;: Vielleicht ist es ja gerade die extreme Verringerung der Verlustleistung, die eine derartige Leistungsdichte möglich macht.
Anders gesprochen: vielleicht hat der Akku einen Wirkungsgrad von 99%?
Im Übrigen reicht 1kW für ein paar Sekunden nicht aus, um ein kg zu verbrutzeln! Wer es nicht glaubt, schalte den Wasserkocher mit 'nem Liter Wasser darin ein. 2-3kW Heizleistung brauchen doch einige Zeit, um das kilo Wasser auf 100°C zu bringen.
In der Zeit wäre der 1kg Akku bei 100kW Vollast schon dutzende Male leer. Das Argument mit der hohen Wärmekapazität von Wasser zieht also nicht.

Grüße
Malte

Der kleine Unterschied ist aber, dass das Wasser bei 100 Grad einfach verdampft und dabei dem Restwasser wieder Wärme entzieht.

Keine Ahnung was der Akku bei 100Grad für Luftsprünge macht. Außerdem hat das Wasser aus der Letung meist so um die 10 Grad. Ein betriebswarmer Akku aber meist schon 30-40 Grad.

Aber egal.

Soweit wird es in absehbarer Zeit eh nicht kommen.

Ein Ortsnetztrafo, wie er zu tausenden in Deutschland eingesetzt wird, hat zum Beispiel eine Leistung von 650KVA. Dieser versorgt dann meist ganze Straßenzüge oder zumindest 20-30 Mehrfamilienhäuser. In ländlichen Gebieten kann da auch schonmal eine ganze kleine Wohnsiedlung nebst Straßenbeleuchtung, kleinen Gewertbebetrieben etc. dranhängen.

Früher gab es auch noch sogenannte Masttransformatoren mit einer Leistung zwischen 160-400KVA. Vereinzelt gibt es die, glaube ich, immer noch.

Stellen wir uns nun vor das Ladererät hat einen CosPhi von genau 1 und der Akku 100% Ladewirkungsgrad und vernachlässigen wir mal alle sonstigen Verluste.

Und dann kommt so ein EV-Fahrer und will seinen sagen wir 50kWh Akku, für eine Reichweite von ca. 300km, in 6min aufladen....

Und was ist wenn dummerweise in so einem Ortsnetz 2 Leute ein Auto haben oder 3 oder ....

Hallo,

Wenn ich zuhause bin, brauch' ich den 5-min-Krampf doch gar nicht.. da reicht es mir auch, wenn das ding in 1-2Stunden voll ist..

Ein Durchschnittlicher E-herd hat auch schon um die 10kW Anschlussleistung.... damit krieg' ich einen 15kWh-Akku in 1,5h voll.. das reicht für 100km..

ist doch in Ordnung, oder ?

ciao

Florian

florians schrieb:
Hallo,

Wenn ich zuhause bin, brauch' ich den 5-min-Krampf doch gar nicht.. da reicht es mir auch, wenn das ding in 1-2Stunden voll ist..

Ein Durchschnittlicher E-herd hat auch schon um die 10kW Anschlussleistung.... damit krieg' ich einen 15kWh-Akku in 1,5h voll.. das reicht für 100km..

ist doch in Ordnung, oder ?

ciao

Florian

Ja nur das der E-Herd ganz selten volle Pulle läuft. Alle Platten auf Anschlag und die Backröhre an? Kommt doch eher selten vor. Und schon garnicht 1,5h lang. Und ohne Thermostatschalter?

Sagt mal, fahrt Ihr eigentlich Prius oder Golf?

So wie Ihr über den Akku redet, wundert Ihr Euch, wie andere über den Prius reden?

Klar, wenn mir jemand mit 'nem Perpetuum Mobile kommt, dann kriegt er von mir 'nen Einlauf, aber diese Akku-Technologie ermöglicht einiges (und man MUSS ja nicht das Leitungsnetz damit überlasten)

DENN: man könnte einen kleinen Akku (im Bereich 1 bis 5kg) zum Aufnehmen der Bremsenergie auch bei sehr starken Bremsungen nehmen.
Kurze, heftige Beschleunigungen könnte man auch aus ihm speisen.
Wird die Energie aber nicht unmittelbar folgend wieder zum Beschleunigen verwendet, lädt man den &quot;normalen&quot; Akku, er für hohe Energiedichte optimiert ist mit der Bremsenergie auf. (Quasi ein Cache-Akku ähnlich wie der kleine aber extrem schnelle Cache-Speicher im Computer)

Der kleine Unterschied ist aber, daß das Wasser bei 100 Grad einfach verdampft und dabei dem Restwasser wieder Wärme entzieht.

Das spielt in unserem Beispiel überhaupt kein Rolle, denn die 100° werden mit 1kW Heizleistung doch erst nach Minuten erreicht!

Wir rechnen: Um 1l Wasser um 25°C zu erwärmen, brauchen wir 25kCal. Sind ~100kJ alias ~100kWs.

Wenn der Akku die Wärmekapazität von Wasser hätte, wäre er nach 100s mit 1kW Heizleistung nur 25°C wärmer. Nehmen wir die Hälfte der Wärmekapazität an, sind es 50s.

Diese 50s lang kann er aber nie und nimmer 99kW elektrischer Leistung abgeben, insofern wird er selbst bei Volllast auch lange nicht so warm!

Erst wenn er im stetigen Wechsel maximal ge- und entladen wird, erwärmt er sich ernsthaft.
Das kann aber, wie im Prius per Akku-überwachung verhindert werden, oder durch einen größeren Akku gemildert.
Wir reden hier über einen theoretischen Akku mit 1kg bei 99kW Ausgangsleistung!!!
Im übrigen kann man den Akku auch noch zwangskühlen wie den Inverter, der bei diesen Leistungen deutlich schneller anfängt zu glühen !<br><br>Posting ge&auml;ndert von: sirup, am: 13/03/2009 19:01