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Vroom vroom! Silizium in Lithium Ionen Batterien- 2°Campus 2019

  • Die Autos der Zukunft fahren von alleine, sind leise und vor allem: Abgasneutral! Aber richtige Zukunftsmusik ist das schon lange nicht mehr, denn schon seit einigen Jahren fahren Elektroautos auf unseren Straßen. Betrieben werden diese mit sogenannten Lithium Ionen Batterien (LIBs), die auch in vielen Haushaltsgeräten stecken. Allerdings kann man bei den LIBs noch vieles verbessern, wie zum Beispiel die Kapazität.

    Handelsübliche LIBLIB: links die Anode, rechts die Kathode. Das schwarze Gitter ist das Graphit, die kleinen gelben Punkte die Lithium Ionen

    Das Team Mobilität aus dem Jahr 2018 untersuchte, welchen Einfluss nachhaltige Siliziumquellen auf LIBs haben, denn Silizium kann die Kapazität einer Batterie erhöhen. Die Ergebnisse fielen nicht wie erhofft aus, deswegen bekamen wir einen Verbesserungsvorschlag: Silizium besser aufbereiten. Und genau das haben wir in diesem Jahr gemacht.

    In herkömmlichen Batterien befindet sich Graphit. Mischt man das Graphit mit Silizium, so erhöht sich die Kapazität um ein Vielfaches. Nun kann man industriell hergestelltes Silizium verwenden, jedoch gibt es auch nachhaltige Quellen. Letztere verwendeten wir in Form von Altglas und Silicagel, in den Siliziumdioxid vorkommt. Silicagel wird oftmals als Trocknungsmittel verwendet. Altglas war jedoch zu stark verunreinigt, weswegen wir nur mit Silicagel weitergearbeitet haben.

     

    Was haben wir genau gemacht?


    Zuerst haben wir unsere Proben sehr fein gemahlen. Unser Produkt war ein feines Pulver, das wir anschließend mit Salzsäure und Fluorsäure gewaschen haben. So beseitigten wir alle anderen Nebenprodukte und nur das Silizium blieb übrig. Das Silizium haben wir anschließend mit einem XRD (Röntgengerät), EDX (Röntgengerät) und REM (Elektronenmikroskop) überprüft, wie gut wir gewaschen haben. Und tatsächlich waren so gut wie keine Fremdphasen vorhanden.

    Silizium, gelöst
    Mit unserem Silizium haben wir daraufhin das Anodenmaterial hergestellt.

    Kupferanode, das Schwarze ist das Anodenmaterial aus Graphit und Silizium

    Nachdem dies erledigt war, ging es daran eine Vollzelle zu bauen. Diese ließen wir dann ganz oft auf- und wieder entladen und haben dabei die Coulomb-Effizienz gemessen.
    Die Ergebnisse können sich sehen lassen! Unser aufbereitetes und recyceltes Siliziumdioxid erreichte diesselben Werte wie industriell Hergestelltes und kann dafür definitiv in LIBs verwendet werden.
    Jedoch gibt es immer noch einiges zu erforschen. Kann man Glas zum Beispiel noch besser aufbereiten? Vielleicht beantwortet uns ja der 2°Campus 2020 diese Frage!

     

    Wenn ihr genau über unsere Forschung Bescheid wissen wollt, findet ihr unsere PowerPoint Präsentation unter diesem Link: https://www.wwf-jugend.de/pages/2-grad-campus-ergebnisse

    Und natürlich stellt auch gerne Fragen in den Kommentaren!

Kommentare

5 Kommentare
  • SteffiFr
    SteffiFr guter Ansatz mit einem interessanten Ergebnis. Wäre denn eine ausreichende Menge an Silicagel zum Weiterverwerten vorhanden, um einen nennenswerten Anteil damit herstellen zu können?
  • verena02
    verena02 @TobiS "Vroom" soll nur das Geräusch eines Autos sein, so wie "Brumm"
  • verena02
    verena02 Silicagel gibt es auf jeden Fall genug. Es wird häufg sowohl in der Industrie als auch in privaten Haushalten genutzt und ist auch recht günstig zu kaufen. Silizium, das unter anderem in Silicagel steckt, gibt es in großen Mengen in unserem Boden, vor...  mehr
  • UliRike
    UliRike Super interessant! Das klingt richtig spannend und nach einem tollen Forschungsprojekt.