Kupfer ersetzen in Elektromotor | Batterie ohne Lithium
- bhoffmann
- 21. Juni
- 2 Min. Lesezeit
Aktualisiert: 24. Juni
Künftig wird es immer teurer, Material einzusetzen. Insbesondere für die Herstellung elektronischer Bauteile. Ich denke dabei an Metalle etwa für Batterien und Elektromotoren. Gewinnung und Bearbeitung sind aufwendig. Außerdem drückt die Ökobilanz, Metalle sind schwer. Je leichter etwa ein E-Auto, umso besser für die Umwelt.
Vielleicht sind Sie ja in Ihrer Branche betroffen und fürchten steigende Preise und die Verteuerung der Produktion.
Elektromotor: Statt Kupfer Nanoröhrchen
Bekanntlich setzen in einem Elektromotor Stator und Rotor elektrische Energie in Rotation, Bewegung um. Deren Spulen bestehen hautsächlich aus Kupfer.
Wie wäre es nun, wenn man Kupfer in einem Elektromotor durch ein synthetisches Material ersetzt?
Wissenschaftler aus Südkorea – Institute of Science and Technology – haben einen Elektromotor konstruiert, ganz ohne Metall. Und zwar haben sie statt Kupfer Carbon Nanotubes (CNT) verwendet, übersetzt Kohlenstoffnanoröhrchen. Ähnlich wie die Spulen aus Kupfer, wandeln sie elektrische Energie in Umdrehungen, in Bewegung um.
Kupfer ersetzen in Elektromotor: Die Leistung ist annähernd gleich, lässt aber noch einiges zu wünschen übrig. Der Motor ist auf jeden Fall um einiges leichter.
Nanostrukturen sind bekanntlich extrem klein, zwischen 1 und 100 Milliardstel Meter, also Nanometer. Die Nanoröhren haben einen Durchmesser von wenigen Nanometern und sind mehrere Mikrometer lang. Es handelt sich um Kohlenstoffatome, wie der Name schon sagt.
Ihre Leitfähigkeit ist der von Metall ähnlich. Sie verfügen über extreme Zugfestigkeit, können also einiges an Spannung aushalten. Die Wärmeleitfähigkeit ist hoch, zudem sind die Nanoröhrchen chemisch stabil.
Mehr zu Herstellung und Tests zur Praxistauglichkeit hier oder da in Englisch.
Allerdings, jetzt kommt die Einschränkung: Die Leitfähigkeit der Kohlenstoffröhrchen ist noch um einiges geringer als die von Kupfer. Doch es wird bereits an der Verbesserung gearbeitet: optimierte Ausrichtung, saubere Oberflächen und verfeinerte Kontaktstellen.
Bis zur Serienreife ist noch einiges zu tun.
Einsatzmöglichkeiten bisher: Dort, wo es vornehmlich auf Leichtigkeit ankommt, etwa bei Drohnen, in der Raumfahrt, bei Roboterantrieben.
Batterie ohne Lithium
In einem Forschungszusammenschluss von KIT (Karlsruher Institut für Technologie) und der Universität Ulm steht die Entwicklung Lithium-freier Batterien im Fokus. Zum Ersatz des nur begrenzt verfügbaren Rohstoffs Lithium.
Es geht um neue Batteriematerialien, etwa auf Basis von Natrium, Magnesium, Calcium, Aluminium und Chlorid-Ionen. Sie könnten die Akkus mit dem kritischen, da nur begrenzt verfügbaren Rohstoff Lithium als Ladungsträger künftig ersetzen. „Diese Post-Lithium-Batterien haben das Potenzial, mehr Energie zu speichern und sicherer zu sein. Sie bieten eine kostengünstigere, langfristige Option für Massenanwendungen wie stationäre und mobile elektrochemische Speicher“, betont Prof. Maximilian Fichtner (KIT).
Bilanz: Kupfer ersetzen in Elektromotor | Batterie ohne Lithium
Ja, ich weiß, vieles steckt noch in den Anfängen. Bis zur Industriereife dauert es. Doch allerorten wird geforscht und es kann mit einer adäquaten Idee auf einmal schnell vorwärtsgehen.
Daher lohnt es sich, die Fortschritte in der Forschung im Auge zu behalten. Institute wie das Fraunhofer setzen sich ein für die Förderung von Leichtbau, auch für fortschrittliche Werkstoffe:
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