CA2DM@NUS und CBMM entwickeln fortschrittliches Niob

Das Centre for Advanced 2D Materials (CA2DM) an der National University of Singapore (NUS), das sich auf die Erforschung von Graphen und anderen zweidimensionalen (2D) Materialien konzentriert, und CBMM, ein führender Anbieter von Niobprodukten und -technologie, haben neues Niob entwickelt -Graphenbatterien.

Die Batterien werden derzeit im neuen CBMM-CA2DM Advanced Battery Laboratory getestet, das kürzlich von NUS und CBMM (gegründet mit einer gemeinsamen Investition von 3,8 Millionen US-Dollar) über einen Zeitraum von drei Jahren mit Unterstützung der National Research Foundation, Singapur, ins Leben gerufen wurde.

„Das CBMM-CA2DM Advanced Battery Laboratory ist die modernste und am besten ausgestattete Einrichtung in Singapur, um neue Grenzen in der Batterietechnologie zu erkunden. Das Labor stellt Forschern fortschrittliche Ausrüstung zur Verfügung, um neue Festelektrolyte zu erzeugen, verschiedene Zellformen herzustellen und schließlich zu setzen.“ „Wir haben erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von Niob-Graphen-Batterien gemacht, die sich als bahnbrechend in Bezug auf Sicherheit, Effizienz und Nachhaltigkeit erweisen“, sagte Professor Antonio H. Castro Neto, Direktor von CA2DM.

Berichten zufolge haben die bahnbrechenden Niob-Graphen-Batterien im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien eine höhere Leistung und Sicherheit. Darüber hinaus werden flüchtige und brennbare Flüssigelektrolyte in Lithium-Ionen-Batterien durch niobhaltige Festelektrolyte ersetzt, was die Sicherheit und Energiedichte der neuartigen Batterien weiter erhöht.

Niob dient als primäres Aktivmaterial in der negativen Elektrode der Batterien und wird gleichzeitig als Zusatzstoff in der positiven Elektrode verwendet. Graphen hingegen wird sowohl in negativen als auch in positiven Elektroden verwendet, um die elektronische Leitfähigkeit und strukturelle Stabilität zu erhöhen. In der negativen Elektrode ermöglicht die einzigartige Kristallstruktur von Niobmaterialien ein schnelles Laden, ohne die Struktur zu beschädigen. In der positiven Elektrode können Niobmaterialien die Ionenleitfähigkeit erhöhen und das aktive Material vor einer Verschlechterung schützen. Darüber hinaus verbessert die geringe Dichte von Graphen die elektronische Leitfähigkeit beider Elektroden erheblich, ohne die Gesamtenergiedichte der Batterie zu beeinträchtigen.

Der endgültige Prototyp der Niob-Graphen-Batterie soll im ersten Quartal 2024 fertiggestellt werden.

„Da die neuen Graphen-Niob-Batterien eine längere Lebensdauer haben, senken sie die Gesamtbetriebskosten im Vergleich zu bestehenden Lithium-Ionen-Batterien erheblich und verfügen über ultraschnelle Ladefähigkeiten. Darüber hinaus bieten sie eine höhere Sicherheit, da bei ihnen selbst bei hohen Temperaturen keine Explosionsgefahr besteht.“ ,“ sagte Rogerio Ribas, CBMM Global Head of Batteries. „Die ersten Batterien, die Niob-Anwendungen sowohl auf der Kathode als auch auf der Anode kombinieren, bieten außerdem Vorteile wie eine höhere Eingangs- und Ausgangsleistung, einen größeren Temperaturbetriebsbereich und einen höheren Ladezustand und können daher für spezifische Märkte wie kommerzielle und industrielle Anwendungen einschließlich regenerativer Anwendungen entwickelt werden.“ Bremssysteme für Hybridfahrzeuge (Schienen, LKW und Personenkraftwagen), Schwerlastanwendungen, Intralogistik, kabellose Elektrowerkzeuge und andere“, fügt Herr Ribas hinzu.

Das neue Labor ist mit hochmodernen Einrichtungen sowohl für die Forschung als auch für die Herstellung fortschrittlicher Niob-basierter Batterien und Festelektrolyte ausgestattet. Aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit verfügen die Niob-Graphen-Batterien über vielfältige Einsatzmöglichkeiten, darunter medizinische Geräte wie Herzschrittmacher und Defibrillatoren sowie Luft- und Raumfahrtgeräte wie Satelliten und Raumfahrzeuge, die alle eine lange Lebensdauer und hohe Sicherheit erfordern Standards. Weitere potenzielle Anwendungen sind Elektrofahrzeuge und Unterhaltungselektronik.

„Angesichts des steigenden Bedarfs an nachhaltigen und leistungsstarken Energielösungen markiert das CBMM-CA2DM Advanced Battery Laboratory eine starke Partnerschaft zwischen Unternehmen und Forschung mit spannenden realen Anwendungen. Bei NUS sind wir ständig bestrebt, die Grenzen der Innovation zu verschieben Wir freuen uns auf die neuartigen Beiträge des Labors zu Wissenschaft und Technologie sowie zur Industrie“, sagte Professor Chen Tsuhan, stellvertretender Präsident der NUS (Innovation und Unternehmen) und Vorsitzender des CA2DM-Vorstands.

Zukünftig zielt das Labor darauf ab, fortschrittlichere und neuartige Batterien mit verschiedenen Materialien zu testen und herzustellen und mit den lokalen Forschungsinstituten, Fakultäten und der Industrie zusammenzuarbeiten, um Spitzentechnologie für Batterien zu entwickeln. Ein Hightech-Ziel ist die Entwicklung einer Festkörperbatterietechnologie, die keine brennbaren Flüssigkeiten im Inneren benötigt und somit völlig sicher ist. Innerhalb des Labors wird außerdem ein Industrieraum geschaffen, der es externen Unternehmen ermöglicht, Batterieprototypen zu entwickeln und zu testen, um ihre kommerziellen Anforderungen zu erfüllen.