GRENZEN ÜBERSCHREITEN

Moderne Energiespeichersysteme – Lithium-Ionen-, Natrium-Ionen-, Superkondensatoren und Festkörperbatterien – müssen immer höhere Leistungen, schnellere Ladezeiten und längere Lebensdauern bieten. 

Herkömmliche Elektrodenmaterialien stoßen dabei an Grenzen:

Langsamerer Ionen- und Elektronentransport: Bulk-Materialien haben lange Diffusionswege, was die Lade-/Entladegeschwindigkeit begrenzt.

Kapazitätsverlust im Laufe der Zeit: Korngrenzen, Defekte und Partikelfrakturen verringern die nutzbare Kapazität bei wiederholten Zyklen.

Thermische und mechanische Instabilität: Herkömmliche Materialien verschlechtern sich häufig bei hoher Betriebsgeschwindigkeit oder erhöhten Temperaturen.

Einschränkungen der Energiedichte: Die begrenzte Oberfläche verringert die Anzahl der aktiven Stellen für die Ionenspeicherung.

ERGEBNIS: Die Geräte haben Schwierigkeiten, die von modernen Anwendungen, von Elektrofahrzeugen bis hin zu netzgebundenen Speichern, geforderte Leistung, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit zu erfüllen.

DER QUANTENVORTEIL

Quantennanomaterialien werden auf einer Skala hergestellt, auf der die atomare Struktur die Leistung direkt bestimmt. Durch die Kontrolle von Dimension, Oberfläche und Kristallinität überwinden diese Materialien die Einschränkungen herkömmlicher Elektroden:

KRITISCHE ABMESSUNGEN (<1–8 nm)

• Kürzere Ionen- und Elektronenwege → ultraschnelles Laden/Entladen.

• Verbesserte Reaktionskinetik steigert die Leistungsdichte ohne Einbußen bei der Zyklenlebensdauer.

MAXIMIERTE OBERFLÄCHE

• Mehr aktive Zentren pro Volumeneinheit → höhere Energiespeicherkapazität. 

• Beschleunigt Ionen Adsorption/-desorption und Elektronentransfer für eine schnelle Reaktion.

KORNGRENZE FREIE STRUKTUREN

• Fehlerfreie Flocken, Nanoröhren und Nanopartikel widerstehen dem Abbau über Tausende von Zyklen.

• Die Elektrodenintegrität bleibt auch unter mechanischer Belastung oder bei hohen Lade-/Entladeraten erhalten.

RICHTUNGSKONDUCTIVITÄT (1D- UND 2D-MATERIALIEN)

• Nanoröhren und ultradünne Schichten ermöglichen einen gezielten Elektronentransport und somit eine effiziente, leistungsstarke Leistung.

• Sie reduzieren Energieverluste, Wärmeentwicklung und Leistungsabfall im Hochstrombetrieb.

GRUNDLAGEN FÜR DEN  FORTSCHRITT

Energiespeichersysteme mit Quantennanomaterialien bieten messbare Vorteile in der Praxis:

SCHNELLERES LADEN: Ideal für Elektrofahrzeuge, Netzstabilisierung und Hochleistungselektronik.

HÖHERE ENERGIEDENSITÄT: Maximale Ausnutzung des aktiven Materials bei gleichem Volumen.

HERVORRAGENDE HALTBARKEIT: Gleichbleibende Leistung über Tausende von Ladezyklen, wodurch Wartungs- und Garantiekosten reduziert werden.

THERMISCHE STABILITÄT: Sicherer und effizienter Betrieb auch bei hohen Temperaturen oder unter anspruchsvollen Bedingungen.

FAZIT: Quantennanomaterialien sind nicht nur wünschenswert, sondern unerlässlich für Geräte, die herkömmliche Leistungsgrenzen übertreffen müssen.

DIE GELEGENHEIT

OEMs und Ingenieure, die Quantennanomaterialien in Elektroden integrieren, können:

• Ihre Produkte hinsichtlich Geschwindigkeit, Kapazität und Lebensdauer differenzieren.

• Ausfallzeiten, Verschleiß und Austauschkosten reduzieren.

• Anwendungen der nächsten Generation ermöglichen, von ultraschnellem Laden von Elektrofahrzeugbatterien bis hin zu Netzspeichern mit hoher Kapazität.

WARUM NANOARC ?

Die hochentwickelten Nanomaterialien von NANOARC werden auf Quantenebene entwickelt, um in Energiespeichersystemen eine unübertroffene Leistung zu erzielen. Durch die präzise Kontrolle von Dimension, Struktur und Oberfläche bieten unsere Materialien:

HOHE ENERGIEDICHTE: Maximale Speicherkapazität ohne Erhöhung von Volumen oder Gewicht.

AUSSERGEWÖHNLICHE HALTBARKEIT: Korngrenzenfreie und fehlerfreie Strukturen gewährleisten eine gleichbleibende Leistung über Tausende von Ladezyklen.

REDUZIERTES GEWICHT: Nanomaterialien ermöglichen leichtere Elektroden und optimieren so die Systemeffizienz.

SCHNELLES LADEN/ENTLADEN: Ultrafeine Flocken und Nanoröhren ermöglichen einen schnellen Ionen- und Elektronentransport.

ERGEBNIS: Kleinere, leichtere, langlebigere und schnellere Energiespeicher – ein klarer Wettbewerbsvorteil für OEMs.

PORTFOLIO & WIRKUNG

NANOARC bietet ein Portfolio an Quanten-Nanomaterialien, die für Leistung, Langlebigkeit und Systemeffizienz entwickelt wurden:

1. 2D ZINKENE OXID (<1 nm)

Maximierung der Oberfläche für schnellen Ionen-/Elektronentransport und stabile Zyklen

EMPFOHLENE DOSIERUNG: 0,5–3 Gew.-%

ANWENDUNGEN: Superkondensatoren, Li/Na-Ionen-Anoden

2. 2D MAGNETENE - FexOy (<1 nm)

Fehlerfreie, hochleitfähige Folien für außergewöhnliche Zyklusstabilität und schnelles Laden/Entladen

EMPFOHLENE DOSIERUNG: 0,3–2 Gew.-%

ANWENDUNGEN: Hochleistungs-Li/Na-Ionen-Batterien, Superkondensatoren

3. 0D ZINNOXID - SnO₂  (~1.4 nm)

Ohne Korngrenzen für extrem hohe Kapazität und lange Lebensdauer

EMPFOHLENE DOSIERUNG: 1–5 Gew.-%

ANWENDUNGEN: Hochleistungsanoden, Schnellladebatteriezellen

4. 1D-SILICENKARBID-NANORÖHREN (<3 nm)

Richtungsabhängige Leitfähigkeit und mechanische Belastbarkeit ermöglichen ultraschnelles Laden/Entladen

EMPFOHLENE DOSIERUNG: 0,2–1 Gew.-%

ANWENDUNGEN: Hochleistungsbatterien, flexible Energiespeichergeräte

5. 0D ZINKOXID - ZnO (5 nm)

Hohe Oberfläche und robuste Stabilität unterstützen schnelle Kinetik

EMPFOHLENE DOSIERUNG: 1–4 Gew.-%

ANWENDUNGEN: Li-Ionen-/Na-Ionen-Anoden, hybride Energiespeichersysteme

6. 0D SILICENKARBID (~8 nm)

Quantenbegrenzung sorgt für Hochtemperaturstabilität und lange Lebensdauer

EMPFOHLENE DOSIERUNG: 0,5–2 Gew.-%

ANWENDUNGEN: Festkörperbatterien, Hochtemperatur-Energiespeicher

ANWENDUNGSBEREICHE

ELEKTROMOBILITÄT (EVs): Leichtere Elektroden mit höherer Energiedichte für schnelleres Laden und größere Reichweite.

NETZWEITIGE SPEICHERUNG: Hochleistungsfähige, langlebige Lösungen für die Integration erneuerbarer Energien und die Spitzenlastabdeckung.

VERBRAUCHERELEKTRONIK: Kompakte, leistungsstarke Zellen mit verlängerter Lebensdauer.

SUPERKONDENSATOREN: Ultraschnelles Laden/Entladen für Energierückgewinnungssysteme und Hybridgeräte.

FORTSCHRITTLICHE BATTERIEN: Festkörper-, Na-Ionen- und Li-Ionen-Systeme, die thermische Stabilität und Zuverlässigkeit erfordern.

LUFT- UND RAUMFAHRT: Leistungsstarke, leichte Energiespeicher für Satelliten, UAVs und Luftfahrtanwendungen, bei denen Gewicht, Zuverlässigkeit und hohe Energiedichte entscheidend sind.