Autobatterien: Tipps für längere Lebensdauer und Reichweite

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Batterietechnik und speziell Lithium-Ionen-Akkus haben ihre Tücken. Forschende rund um den Globus arbeiten aber daran, die Lauf- und Lebenszeit der Zellen zu verbessern. Eine Idee dafür kommt aus den USA, eine andere aus Deutschland.

Der Klimawandel und die immer spürbareren Folgen davon sind gute Gründe, auf E-Mobilität umzusteigen. Dagegen sprechen die hohen Preise, die langen Ladezeiten sowie die kurze Lebensdauer und Reichweite der Akkuzellen. Forschende rund um den Globus arbeiten aber daran, das zu ändern.

An der Stanford University in Kalifornien ist es zum Beispiel William Chueh und anderen Wissenschaftler:innen gelungen, mit einem kleinen Trick den Lebenszyklus von Lithium-Ionen-Akkus um 50 Prozent oder mehr deutlich zu verlängern, ohne dabei die chemische Zusammensetzung der Batterien verändern zu müssen.Wie heise autos Chueh zitiert, reiche es aus, den letzten Schritt beim Herstellungsprozess anzupassen und eine geringfügige Änderung vorzunehmen, wie die Batterie das erste Mal aufgeladen wird. Dieser auch Formierung genannte Prozessschritt hat wesentlichen Einfluss auf die Leistungseigenschaft von Akkuzellen. Üblicherweise wird die Batterie dabei über mehrere Stunden mit geringer Spannung geladen.

Mehr Ladezyklen durch veränderten Formierungsprozess

Chueh und seine Kolleg:innen fanden mithilfe von Machine Learning heraus, dass ein Laden mit hoher Spannung die möglichen Ladevorgänge bei den neuen Akkus deutlich erhöhen kann, wenn beim ersten Ladevorgang das richtige Maß zwischen Spannung und Temperatur erreicht wird. Die Ergebnisse der Analyse haben sie an 186 Batterien getestet.

Damit konnten sie auch herkömmliches Branchenwissen widerlegen, wonach ein Formieren mit hoher Spannung mehr Lithium-Ionen inaktiv macht als mit niedriger Spannung. Je mehr Lithium-Ionen aktiv sind, sprich, wie viele positive und negative Elektronen hin- und her fließen, desto mehr Ladezyklen kann eine Batterie aufnehmen. Das neue Forschungsergebnis an der Stanford University zeigt, dass der initiale Ionen-Verlust Platz in der positiven Elektrode schafft, somit die Effizienz beim Auf- und Entladen erhöht und den Verschleiß der Akkus verlangsamt. Die getesteten Akkus, die mit hoher Spannung aufgeladen wurden, hatten so im Schnitt eine um 50 Prozent verlängerte Lebensdauer. Das würde die durchschnittlichen Ladezyklen von E-Autobatterien von 1.500 auf 2.250 steigern.