Hongkong. Forscher der City University of Hong Kong haben eine neue Methode zur Kühlung von Batterien entwickelt, die sich an einem natürlichen Prinzip orientiert: dem Schwitzen. Mittels einer flexiblen Membran soll die Batterien Kühlung Membran Effizienz deutlich verbessert werden, um Hitze abzuleiten und die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien zu verlängern.
Batterien länger kühlen: Innovative Membran für effektive Wärmeableitung
Lithium-Ionen-Batterien erzeugen beim Laden und Entladen Wärme, die nicht nur ihre Leistung beeinträchtigt, sondern auch Sicherheitsrisiken birgt. Das Forschungsteam in Hongkong bediente sich der Verdunstungskühlung, wie sie beim Schwitzen von Säugetierhaut erfolgt, um die Temperaturentwicklung in Batterien aktiv zu regulieren.
Funktionsweise der „Batteriehaut“
Die entwickelten Membranen umhüllen Batterien flexibel und setzen gespeichertes Wasser bei Temperaturanstieg frei. Dieses Wasser verdunstet an der Oberfläche, trägt Wärme ab und kühlt so das Innere der Batterie. Nach Abkühlung nimmt die Membran Feuchtigkeit aus der Luft auf – ein selbstregenerierender Prozess, der keine externe Energie benötigt.
Materialzusammensetzung für optimale Kühlung
Die Membran besteht aus mehreren Komponenten mit spezifischen Aufgaben:
- Lithiumchlorid als Feuchtigkeitsspeicher zur Aufnahme von Wasser aus der Umgebungsluft
- Graphenoxid zur Verbesserung der Wärmeleitung innerhalb der Membran
- Aktivkohlefasern als poröses Gerüst für eine große Verdunstungsfläche
Diese Kombination ermöglicht eine nachhaltige und effiziente Kühlung durch Verdunstung.
„Wir haben uns gefragt, ob sich das Prinzip aus Schwitzen und Verdunstung technisch nutzen lässt, um Batterien zu kühlen“, sagte Dr. Zengguang Sui, einer der beteiligten Forscher.
Deutliche Temperaturreduktion und längere Batterielebensdauer
Laborversuche belegen die Effektivität des biomimetischen Systems. Die Membran konnte die Temperatur von Batterien unter hoher Wärmelast um über 30 Grad Celsius senken. Zudem verbesserte sie die nutzbare Zahl der Lade- und Entladezyklen bei kommerziellen Lithium-Ionen-Zellen von etwa 118 auf rund 233.
Neben der Kühlleistung wirkt die Membran auch flammhemmend und kann somit bei Überhitzung oder Beschädigung der Batterie zur Sicherheit beitragen.
Mögliche Anwendungsgebiete sind vor allem Elektronik mit hohen Anforderungen an Gewicht und Bauraum, wie Drohnen oder tragbare Geräte. Langfristig ist auch der Einsatz in Elektrofahrzeugen denkbar.
Weitere Informationen zum Thema finden Sie auch unter regionalupdate.de und auf der Seite des American Chemical Society (ACS).
Weiterentwicklung der Schwitz-Membran für die Batterien Kühlung Membran
Die Technologie befindet sich derzeit noch im frühen Entwicklungsstadium. Ziel der Forscher ist es, die Membran für den praktischen Einsatz zu optimieren und auf unterschiedliche Batterieformen anzupassen. Zukünftige Tests in realen Anwendungsumgebungen, unter anderem in mobilen Elektronikgeräten oder elektrischen Antriebssystemen, sind geplant. Die Kombination von Naturnachahmung und moderner Materialwissenschaft zeigt ein vielversprechendes Potenzial, Batterien effizienter und sicherer zu machen.
