Die NASA arbeitet an Batterien, die lange halten könnten

Oct 08, 2023

Batterieleistung und -sicherheit standen der Elektrifizierung der Luftfahrt schon lange im Weg, doch das könnte sich bald ändern.

Die von der NASA entwickelte neue Batterietechnologie könnte dazu beitragen, den Flugverkehr zu revolutionieren.

Der Flugverkehr ist für rund 2,4 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Wissenschaftler suchen seit langem nach einer Möglichkeit, den Flugverkehr zu elektrifizierenEliminieren Sie diese Emissionen.

Die aktuelle Batterietechnologie funktioniert jedoch nur für einige leichtere Flugzeuge wie Drohnen. Es bietet nicht genügend Energie oder Reichweite für Passagierflugzeuge, was bedeutet, dass sie selten sind und nicht weit verbreitet sind.

Auch Lithium-Ionen-Batterien, die in Elektroautos und Privatgeräten verwendet werden, erfüllen nicht die Sicherheitsstandards, die für den Einsatz in der Luftfahrt erforderlich sind. Ihre Entflammbarkeit ist der Grund dafür, dass Sie beim Fliegen keine Gegenstände wie Laptops oder Telefone in Ihrem aufgegebenen Gepäck verstauen dürfen.

Also, um zu bekommenelektrisch betriebene Flüge Abseits des Bodens ist eine andere Lösung erforderlich. Hier kommt die Forschung der NASA ins Spiel.

Die US-Raumfahrtbehörde hat eine Technologie entwickelt, die ohne flüssige Elektrolytchemikalien auskommt – was für viele das größte Sicherheitsrisiko darstelltBatterien . Diese Stoffe können eine Kettenreaktion eingehen, die dazu führt, dass sie sich erhitzen, durch die Hitze stärker reagieren und schließlich Feuer fangen.

Das NASA-Projekt „Solid-State Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety“ (SABERS) hat an einer Alternative gearbeitet – Festkörperbatterien. Sie verfügen nicht nur über die für Flugzeuge erforderliche Leistung und Effizienz, sondern behalten auch bei Beschädigung eine solide Struktur, sodass sie nicht in Brand geraten.

Ein im Rahmen des Projekts entwickelter Prototyp einer Schwefel-Selen-Batterie erzeugt 500 Wattstunden Energie pro Kilogramm Batterie. Das ist die doppelte Energiedichte eines StandardsLitium-Ionen-Batterie.

Flugzeuge benötigen außerdem eine schnelle Energieentladung ihrer Energiequelle. NASA-Wissenschaftler verwenden den Vergleich einer Batterie, die wie ein Eimer ist. Seine Energie oder Kapazität gibt an, wie viel der Eimer aufnehmen kann, während seine Leistung angibt, wie schnell er geleert werden kann. Elektroflugzeuge würden es erfordern, um Energie zu entladen oder diesen Eimer außerordentlich schnell zu entleeren.

Bisher haben sie diese Entladungsrate sprunghaft um den Faktor 10 und dann um weitere 5 erhöht, als die Prototypen verbessert wurden.

Forscher haben auch herausgefunden, dass ihreFestkörperbatterien könnte doppelt so hohen Temperaturen standhalten wie Lithium-Ionen-Alternativen. Ein leichtes Design trägt dazu bei, mehr Leistung auf weniger Raum unterzubringen.

„Dieses Design spart nicht nur 30 bis 40 Prozent des Batteriegewichts ein, es ermöglicht uns auch, die Energie, die es speichern kann, zu verdoppeln oder sogar zu verdreifachen, was die Fähigkeiten von Lithium-Ionen-Batterien, die als Stand der Technik gelten, weit übertrifft Kunst“, sagte Rocco Viggiano, Hauptermittler von SABERS, letztes Jahr in einer Pressemitteilung.

Festkörperbatterien werden immer noch getestet und ihre Herstellung ist daher unglaublich teuer. Außerdem müssten sie ausgiebig getestet werden, bevor sie für den Einsatz auf kommerziellen Flügen freigegeben werden.

Das bedeutet, dass es lange dauern könnte, bis wir sehen, dass die Technologie tatsächlich zum Einsatz kommt. Aber die jüngsten Durchbrüche der NASA bei der Erhöhung der Entladerate von Festkörperbatterien haben einige der Hindernisse beseitigt, die bisher im Weg standenElektroflugzeuge.