Seit dem Film Reefer-Wahnsinn 1936 veröffentlicht wurde, hatten die Amerikaner eine pathologische Angst vor Hanf. Aus diesem Grund wurde die niedere Hanfpflanze, die möglicherweise mehr Verwendungszwecke hat als jede andere Kultur, mit Verachtung behandelt. Und doch könnte es eine Schlüsselkomponente zukünftiger Batterien sein, die sie energiedichter machen und ihre Kosten erheblich senken.
Einer der ersten Forscher, der sich mit den Vorteilen von Hanf befasste, war Dr. David Mitlin von der Clarkson University in New York, der ein Team leitete, das Hanfrinde „kochte“ und daraus künstliches Graphen machte. Seine Arbeit wurde veröffentlicht in der Zeitschrift der American Chemical Society im Jahr 2014.
Mitlin erzählte die BBC, „Die Leute fragen mich: Warum Hanf? Ich sage, warum nicht? Wir stellen graphenähnliche Materialien für ein Tausendstel des Preises her – und das mit Abfall.“
Hanf in Texas
Fast ein Jahrzehnt vorspulen und in Texas ansässig Bemp-Forschung sagt, dass es eine Lithium-Schwefel-Batterie entwickelt hat, die ebenfalls auf Hanf basiert, die es B4C-Hanf nennt, was die Abkürzung für „Borcarbid aus Hanf“ ist. Es sagt, dass seine Batterie viele Herausforderungen von Lithium-Ionen-Batterien in Bezug auf Kosten, Gewicht, Skalierbarkeit, Leistung und Recyclingfähigkeit überwinden würde. Die Website ist schmerzlich knapp an Details, aber Gründer Son Nguyen gab ein Interview mit Energie Tech kürzlich, in dem er mehr über diese neue Technologie erklärte.
EnergieTech — Bitte beschreiben Sie Ihre LiS-Technologie, ihre beabsichtigten Anwendungen und warum LiS/B4C-Hanf Li-Ionen-Batterien überlegen ist.
Nguyen — LiS/B4C-Hanf ist Li-Ionen-Batterien in Bezug auf gravimetrische Energiedichte, Sicherheit und vor allem Kosten und Umweltfreundlichkeit überlegen. Unsere Chemie verwendet leichte und reichlich vorhandene Materialien wie Schwefel, Bor und karbonisierten Hanf – anstelle von Schwermetallen wie Nickel und Kobalt. LiS/B4C-Hanfbatterien eignen sich hervorragend für schwere Lkw und Elektroflugzeuge.
Energie Tech — Welche Funktion hat Hanf in der Technologie und warum ist Hanf die richtige Materialwahl?
Nguyen — Hanf wurde aufgrund seiner Haltbarkeit, Porosität und geringen Kosten als eines der Kernmaterialien ausgewählt. LiS-Batterien haben Probleme wie das Zusammenziehen/Ausdehnen der Kathode während des Ladens/Entladens und die Polysulfide der Kathode, die zur Anode pendeln und die Leistung der Batterien beeinträchtigen. Forscher könnten diese Probleme mit teuren Materialien wie Graphen lösen, aber Graphen lässt sich nicht in Massenproduktion herstellen. Hanf ist eine bessere, kostengünstigere Lösung. Die Haltbarkeit von Hanf kann der Kathode helfen, Hunderte von Kontraktions- und Expansionszyklen zu überstehen. Die poröse Struktur von Hanf kann dabei helfen, die Polysulfide daran zu hindern, zur Anode zu pendeln.
Energie Tech — Im gesamten Fertigungsspektrum, einschließlich der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, bestehen erhebliche Engpässe in der Lieferkette. Würden Ihre LiS/B4C-Hanfbatterien alle Herausforderungen der Li-Ionen-Lieferkette meistern?
Nguyen — Schwefel ist sehr reichlich vorhanden. Bor ist auch relativ reichlich vorhanden, wobei sich die größte Bormine in Kalifornien befindet. Wir haben auch eine strategische Partnerschaft mit Delta Agriculture, dem größten Hanfproduzenten in den USA. Delta Agriculture hebt hervor, dass Hanf eine legale Kulturpflanze ist, die wenig Wasser und keine Pestizide benötigt und eine bessere Kohlenstoffbindung aufweist als Bäume. Als amerikanisches Unternehmen konzentrieren wir uns derzeit darauf, Batterien für amerikanische Elektrofahrzeuge herzustellen, und wir sehen keine Probleme in der Lieferkette. Bemp-Batterien sind weniger abhängig von Seltenerdmetallen aus der ganzen Welt und werden daher der nationalen Sicherheit der USA helfen.
Energie Tech — Warum ist LiS/B4C-Hanf unter Sicherheits- und Umwelt-/Recycling-Gesichtspunkten besser als Li-Ion?
Nguyen — LiS/B4C-Hanf ist sicherer als Li-Ion, denn wenn die Batterie beschädigt, durchstochen, verbogen oder zerdrückt wird, reagiert Schwefel sofort mit Lithium und bildet eine Passivschicht – so dass es nicht brennt. Außerdem gibt es in unserer Chemie kein Metalloxid, sodass kein Risiko eines thermischen Durchgehens wie in der Li-Ionen-Chemie besteht. Da es kein Kobalt oder Nickel gibt und Lithium das einzige wertvolle Metall in unserer Chemie ist, kann das Recycling im Vergleich zu Li-Ion viel einfacher erfolgen. Wir müssen nur das Lithium zurückgewinnen, und das war’s.
Energie Tech — Wie weit sind Sie bei der Entwicklung der Technologie und was ist der nächste Schritt?
Nguyen — Wir haben viele Belastungstests durchgeführt, um zu sehen, wie sich unsere LiS/B4C-Hanfbatterien bei unterschiedlichen Lade-/Entladeraten verhalten. Sie können in 20 Minuten vollständig aufgeladen werden und haben immer noch die doppelte gravimetrische Energiedichte der besten Li-Ionen-Batterien. Bei langsameren Laderaten kann die gravimetrische Energiedichte sogar noch höher sein. Das bedeutet für Elektrofahrzeuge eine Verdoppelung oder Verdreifachung der Reichweite pro Ladung. Die Zyklenlebensdauer ist auch für die Lithium-Schwefel-Technik sehr gut, und wir schätzen, dass unsere Batterien für 100.000 Meilen gut sind, wenn sie schnell aufgeladen werden, länger für langsames Aufladen, bevor sie recycelt werden.
Der nächste Schritt besteht darin, größere Zellen und Batteriepakete herzustellen und noch mehr Belastungstests durchzuführen. Unsere Batterien haben beispielsweise im Labor in einem sehr weiten Temperaturbereich gut funktioniert, aber wir müssen sie bei extrem kalten und extrem heißen Temperaturen länger zyklen lassen, um unsere Ergebnisse zu überprüfen.
Energie Tech — Wann könnte Ihre Technologie kommerziell verfügbar werden, und was wären wahrscheinlich die ersten kommerziellen Anwendungen?
Nguyen — Wir planen, unsere Batterien vor 2026 in Serie zu produzieren. Die ersten Anwendungen werden für Drohnen und schwere Elektrofahrzeuge wie Busse und Lastwagen sein.
Das wegnehmen
Wir wissen nicht, wer das Rätsel der kostengünstigen Hochenergiebatterien lösen wird, aber wir sind überzeugt, dass es jemand in den nächsten 2 bis 3 Jahren tun wird. Es wird einfach zu viel Geld in das Feld geschüttet und zu viele Forscher setzen sich ins Zeug, damit das nicht passiert.
Ehrlich gesagt können wir nicht sagen, ob Graphen aus Hanf Teil der Lösung sein wird, aber es ist sicherlich eine attraktive Alternative. Hanf wächst fast überall, wo er gepflanzt wird. Es braucht wenig Wasser und keine Pestizide. Es könnte eine äußerst attraktive Cash-Crop für Landwirte sein. Wer weiß? Es könnte sogar Mais in den Agrarwirtschaften des Mittleren Westens ersetzen. Stellen Sie sich vor, was für eine Revolution das wäre.
Der Mangel an grundlegenden Daten von Bemp Research ist besorgniserregend. Sie suchen aggressiv nach Finanzierung, um ihr Streben nach dem Übergang vom Konzept zur Kommerzialisierung fortzusetzen. Vielleicht halten sie ihre Karten nah an ihrer Weste, um die Konkurrenz nicht zu verraten, oder vielleicht ist dies alles nur Rauch und Spiegel, um dem Gründer und seinem Team einen großen Zahltag zu sichern, bevor sie zu etwas anderem übergehen.
Unsere Mission ist es, unsere Leser über neue Entwicklungen in der EV-Revolution auf dem Laufenden zu halten. Wenn wir mehr über Graphen und Hanf hören, werden wir es sicher mit Ihnen teilen.
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