Grund für Alterung von Lithium-Ionen-Batterien entdeckt

Forscher der Institutionen Lawrence Berkeley National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, SLAC National Accelerator Laboratory und des National Renewable Energy Laboratory haben jetzt herausgefunden, warum Lithium-Ionen-Batterien altern und wie man dieses Prozess in den Griff bekommen könnte.

Das Problem heutiger Lithium-Ionen-Batterien ist die Alterung, auch Degradation genannt. Unsere Akkus wollen im Laufe ihres Daseins immer früher an das Ladegerät. Dieses Phänomen kann man bei allen Geräten feststellen, die einen solchen Akkutyp verbaut haben. Sobald nur Smartphone- oder Laptopbatterien betroffen sind, lernt man damit zu leben und hängt die Geräte immer häufiger ans Ladegerät oder ersetzt die Batterien für relativ kleines Geld. Bei Elektrofahrzeugen und eBikes sieht das schon wieder ganz anders aus. Hier macht sich die Degradation bei der Reichweite bemerkbar. Wenn man z.B. anfangs noch 100km weit kam, kann es einigen Monaten und Ladezyklen zu einer Verringerung von 20km und mehr kommen. Häufiger aufladen kostet gleich viel Zeit und der Ersatz kostet viel Geld.


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Nun haben Forscher entdeckt, dass die Elektroden beim Laden und Entladen Schaden nehmen. Die Elektroden sind die Schnittstelle zwischen der Außenwelt, also Ladegerät und Verbraucher, und der Batteriezelle. Die Kanäle im Material der Kathode verkrusten im Laufe der Zeit und in die Anode aus Nickeloxid sprengen die Lithium-Ionen kleine Krater. Dies führt dazu, dass die Ionen immer langsamer werden, was einer Alterung gleichkommt.

Nun wollen die Wissenschaftler gezielt Beschichtungen entwickeln, die Anode und Kathode vor Erosion schützen. Eventuell kann Graphen dabei helfen, dass die Elektroden nicht mehr verkrusten.

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Vorschaubild: androm31  / pixelio.de

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