Jahrbuch Bauhaus Luftfahrt 2015

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Vergleich und Ausblick
Spezifische Energien heutiger Batterien
mit verschiedenen Elektrodenmaterialien
und realistisches mittelfristiges Entwicklungspotenzial
zukünftiger Batterien
auf Zellebene, skaliert auf den Stand der
Technik 2012
Comparison and outlook
Current state of different electrode
materials and reasonable mediumterm
future potentials for specific
energies at cell level, scaled to the
2012 technology level
Relative specific power
1,000
100
10
1
0.1
15
10
50
5
Short term
40 30
20
10 10
5
2
1
2
0.5
0.2 0.2 0.1
0.1
Future potentials
of lithium batteries
Mid term
Long term
0.5 1 2 3 4 10 20
Relative specific exergy
Kerosene-based turbo engine
at η total of 0.35
Graphite/Ni-Mn-Co-O
Graphite/Li-Fe-P-O (1)
Graphite/Li-Fe-P-O (2)
Sanyo U18650ZT
REF: Panasonic NCR-18650A
Vergangenheit
und Zukunft
Historische Entwicklung der spezifischen
Energie von 18650-Standardzellen und
ihr zukünftiges Entwicklungspotenzial,
bezogen auf heute untersuchte Elektrodenmaterialien,
skaliert auf den Stand der
Technik 2012
Past and future
Historical development of the specific
energy of 18650 lithium cells and
future potentials of current electrode
materials under investigation, scaled
to the 2012 benchmark
Relative specific energy
1.66
1.33
1.00
0.66
0.33
0.00
0.0
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035
Year
Future potentials of
lithium battery technology
Year-over-year increase [%]
Present technology: carbon anode
New technology: Si-alloy anode
Average y-o-y increase of spec. energy
21.0
18.0
15.0
12.0
9.0
6.0
3.0
Year-over-year increase [%]
Dr. Holger Kuhn Co-Lead of research focus area “Energy Technologies and Power Systems”
Batterien sind die Schlüsseltechnologie des hybrid-elektrischen und das Herz des vollelektrischen Fliegens. Es gibt
zwei Ansätze, das zukünftige Potenzial von Batterien in der Luftfahrt abzuschätzen. Als Ergebnis des klassischen
Flugzeugentwurfs werden einerseits die Anforderungen an die Batterie spezifiziert. Andererseits sind die Entwicklungsgrenzen
der Batterie durch ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften vorgegeben, anhand derer das Flugzeug, die Mission oder
geeignete Anwendungen identifiziert werden können. Beide Wege werden von Bauhaus Luftfahrt beschritten, wobei der zweite
eine klare Antwort auf das zukünftige Potenzial des elektrischen Fliegens gibt.
Batteries are the key technology for hybrid-electric and the heart of fully-electric flying. Two major approaches
assess the future potentials of batteries in aviation. First, as a result of a classical aircraft design, we define battery
specifications in order to fulfil the defined mission requirements. Second, due to the inherent physical-chemical limitations set
by the materials, we assess the development potential of battery technologies and define aircraft and mission requirements
or suitable applications thereupon. Both paths are pursued, but the second path gives a definite answer to the future potentials
of electric flying.