Verwendung von Kohleabfällen zur Stromversorgung von Lithium

Feb 24, 2024

Gepostet von Mitarbeitern | 01. August 2023

Im Jahr 2020 vergab NETL an X-MAT, einen Geschäftsbereich von Semplastics, 1 Million US-Dollar für ein dreijähriges Projekt zur Entwicklung polymerbasierter Keramikverbundanoden, die Kohleabfälle als Kohlenstoffquelle für Anoden von Lithium-Ionen-Batterien nutzen. Das X-MAT-Forschungsteam hat diese Finanzierung seitdem in einige vielversprechende Entwicklungen für die Zukunft der Lithium-Ionen-Batterietechnologie und nachhaltiger Energie umgewandelt.

Laut NETL ist eine Anode eine von zwei Elektroden innerhalb einer Lithium-Ionen-Batterie und besteht typischerweise aus auf Kupferfolie abgeschiedenem Graphit. Der Graphit ist ein wesentlicher Bestandteil des Gesamtgewichts und der Gesamtkosten einer Lithium-Ionen-Batterie. Derzeit kann es aus natürlichem Graphit (als Graphit abgebaut) oder synthetischem Graphit (aus anderen Kohlenwasserstoffen gewonnen) gewonnen werden und der größte Teil seiner Kosten (in der Größenordnung von 10.000 US-Dollar pro Tonne) ist auf die Verarbeitungstemperatur und die Zeitanforderungen zurückzuführen, wurde in erklärt eine Pressemitteilung.

Benchmark Mineral Intelligence berichtet, dass „je Elektrofahrzeug etwa 150 Pfund Graphit anfallen und bis 2035 schätzungsweise mehr als 150 neue Graphitminen erforderlich wären, um den prognostizierten Bedarf zu decken.“ Da Graphit etwa 28 % der typischen Batterie von Elektrofahrzeugen ausmacht, würde die Gesamtmenge des benötigten Graphits bis 2035 viele Millionen Tonnen erreichen.“ Um eine solche Menge Graphit zu erzeugen, wäre viel Energie, Zeit und Ressourcen erforderlich.

Allerdings kann die neue Technologie von X-MAT, die eine Wärmebehandlung für aus Kohle und Polymeren gewonnene Keramik als Ersatz für Graphit nutzt, sowohl die Verarbeitungszeit als auch die Temperatur für Anodenmaterialien reduzieren und gleichzeitig die Siliziumbeladung deutlich erhöhen. „Basierend auf den Ergebnissen unserer vom National Energy Technology Laboratory des Energieministeriums finanzierten Forschung und Entwicklung glauben wir, dass Kohleabfälle eine wichtige Rolle bei der Beseitigung dieses Defizits spielen können und bereits in den erforderlichen Mengen produziert werden.“ erklärte ein Unternehmenssprecher in der Pressemitteilung.

Das Forschungsteam von Dieses Anodenmaterial wurde unabhängig in 18650-Batterien getestet, die in beliebten BEVs verwendet werden. Die Ergebnisse der ersten 18650-Zellen, die unter Verwendung der aus Kohle und Polymer gewonnenen Keramik hergestellt wurden, zeigten eine Rückhaltekapazität von 80 % nach 1.000 Zyklen vollständiger Ladung und vollständiger Entladung, was die vielversprechende Lebensdauerfähigkeit der neuen Technologie demonstrierte, so die Studie freigeben.

„Am Ende des Projekts hat das X-MAT-Anodenmaterial Stabilität im 18650-Formfaktor gezeigt und ist vielversprechend als Anodenmaterial mit hohem Siliziumgehalt und höherer Nennspannung, das weniger kosten könnte als die etablierten Hersteller und gleichzeitig einen erheblichen Kostenvorteil bietet. Nutzen durch die Nutzung von Kohleabfällen“, erklärte Stoffa.

Bill Easter, CEO von X-MAT, sagte gegenüber der Zeitschrift Waste Advantage: „Die Verwendung von Kohleabfällen als Wertschöpfungsmaterial bietet nicht nur eine heimische Quelle für Anoden, sondern schafft auch einen neuen Markt für Kohleabfälle.“ Wir sind dankbar für die Unterstützung des Energieministeriums und des NETL, die dieses Projekt ermöglicht haben. Unser kohlebasiertes Material kann diesen Bedarf auf umweltfreundlichere Weise decken und würde zu einer inländischen Quelle für Anodenmaterial führen und den USA dabei helfen, die Abhängigkeit vom Ausland für die kritischen Materialien zu verringern, die zur Deckung der wachsenden Nachfrage nach Elektrifizierung benötigt werden.“

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