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Amprius Technologies verkauft erste kommerziell verfügbare Batterien mit 450 Wh/kg und 1150 Wh/L

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Cleantech-Startup liefert die Batterien mit der hohen Energiedichte an einen Entwickler von Höhenluft-Satelliten.

Das kalifornische Cleantech-Unternehmen Amprius hat die erste Charge der Lithium-Batterien mit der derzeit höchsten Energiedichte ausgeliefert. Die Silizium-Anoden-Zellen enthalten nach Unternehmensangaben 73 Prozent mehr Energie als die Zellen des Tesla Model 3, und sie benötigen 37 Prozent weniger Volumen. Die Batteriezellen von Amprius Technologies ermöglichen seit 2018 „Bahnbrechendes“ in den Bereichen Langlebigkeit, Kommunikation und hochauflösende Bildgebung für hochmoderne stratosphärische Plattformen.

Die Model-3-Zellen von Tesla dienen als Vergleich zum Stand der Technik und haben laut Enpower eine Kapazität von 260 Wh/kg und 730 Wh/l. Die neuen Amprius-Zellen sind sowohl in Bezug auf die spezifische Energie als auch auf die Energiedichte mit 450 Wh/kg und 1.150 Wh/l ein deutlicher Schritt nach vorn – Amprius gibt an, die Zellen an einen Branchenführer einer neuen Generation von Satelliten geliefert zu haben. Wie viele Zellen geliefert wurden, bleibt Firmengeheimnis.

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Laut Amprius ist die beeindruckende Leistung der Batterien auf die Silizium-Nanodraht-Anodentechnologie zurückzuführen. Beim Aufladen einer Lithium-Ionen-Batterie wird jedem Lithiumatom, das sich an der Kathode befindet, ein Elektron entzogen und über eine externe Leitung zur Anode transportiert, da die Elektronen nicht durch den Elektrolyten oder den Separator zwischen Anode und Kathode gelangen können. Ihre negative Ladung zieht die positiv geladenen Lithium-Ionen durch den Elektrolyten und den Separator, wo sie jeweils ein Elektron finden und in das typische Graphitgitter der Anode eingebettet werden.

„Dieser Fortschritt gegenüber dem am 8. November 2021 angekündigten Produkt mit 405 Wh/kg unterstreicht die Beschleunigung unserer Roadmap zur Bereitstellung von Produkten mit unübertroffener Leistung“, sagte Jon Bornstein, COO von Amprius Technologies. „Unsere firmeneigene Si-NanowireTM-Plattform und die umfassenden Lösungen, die wir entwickelt haben, ermöglichen eine unvergleichliche Leistung und tragen dazu bei, unsere Produktführerschaft zu erhalten.“

Amprius hat das Graphit-Gitter durch Silizium-Nanodrähte ersetzt. Silizium kann etwa 10-mal mehr Lithium speichern als Graphit, aber es neigt dazu, zu quellen und zu brechen, was die Lebensdauer der Zellen drastisch verkürzt. Wenn man das Silizium zu porösen Nanodrähten formt, die wie eine Art Wald aus längeren Drähten mit kürzeren Drähten dazwischen angeordnet sind, ist das Silizium in der Lage, Schwellungen zu tolerieren und Rissen zu widerstehen, was die Lebensdauer der Zelle so weit verlängert, dass Siliziumanoden zu einer wettbewerbsfähigen Technologie werden können.

Nach Angaben des Unternehmens sind die Silizium-Nanodrähte direkt in das Substrat der Anode eingearbeitet, so dass die Leitfähigkeit (und damit die Leistung) hoch ist. Es sagt, die Lebensdauer der Zelle sei „ausgezeichnet“ und „kontinuierlich verbessert“, obwohl es keine Zahlen dazu nennt, und es sagt auch, dass die Anode der einzige Teil der Batterie ist, der sich ändert; der Rest kann mit bestehenden Fertigungsmethoden und Komponenten hergestellt werden.

Amprius Si Nanowire Batterietechnologie Energiedichte

Offensichtlich ist die Welt bereit und wartet auf Batteriezellen der nächsten Generation, die mehr Energie bei geringerer Größe und geringerem Gewicht speichern können – alles von Smartphones bis hin zu Elektrofahrzeugen würde entweder von einer Gewichts- oder Platzreduzierung profitieren, und aufkommende Technologien wie elektrische VTOL-Flugzeuge schreien nach Batterien, die ihre Reichweite und Fähigkeiten verbessern können.

Und natürlich sind die Energiedichte und die spezifische Energie sind nur zwei Kriterien, an denen sich eine Batterie messen lassen muss. Thermische Leistung, Sicherheit, Lade-/Entladeraten und Zykluslebensdauer spielen eine große Rolle, ebenso wie der Preis. Die Tatsache, dass der erste Kunde von Amprius in der fortschrittlichen Luft- und Raumfahrt tätig ist und Satelliten herstellt, lässt vermuten, dass diese Zellen zu diesem Zeitpunkt nicht über den Preis konkurrieren werden.

Das Unternehmen wird sich bald für einen Standort entscheiden, an dem es mit dem Bau einer Massenproduktionsanlage beginnen wird, was Größenvorteile mit sich bringen wird, die diese Technologie auf dem Markt für Elektrofahrzeuge und anderswo relevant machen könnten.

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