Lithium-Ionen-Akkus verlieren im Lauf der Zeit an Speicherkapazität. Wie jüngste Forschungsergebnisse zeigen, kann dieser Prozess aber revidiert werden.

 

Forschende der renommierten Stanford University und des staatlichen SLAC National Accelerator Laboratory der USA haben einen Weg gefunden, die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien um bis zu 30 % zu verlängern.

Hinter dem altersbedingten Kapazitätsverlust von Lithium-Ionen-Energiespeichern steht der Effekt, dass sich im Lauf der Zeit in den Zellen Zonen von inaktivem Lithium bilden, die keinen elektrischen Kontakt mehr zu den Elektroden haben. Den Forschenden in den USA ist es nun gelungen, diese "Inseln" in Richtung einer Elektrode zu bewegen und damit wieder für die Energiespeicherung nutzbar zu machen.

Ermöglicht wurde die Bewegung der Lithium-Inseln durch eine Kombination aus einem regulären Ladevorgang und einer extrem schnellen Entladung der Zellen mit einer hohen Stromdichte. Den Forschenden war zuvor aufgefallen, dass die scheinbar "toten" Lithium-Bereiche sich bei Lade- und Entladevorgängen tatsächlich ein wenig hin und her bewegen − allerdings im Maßstab von Nanometern. 

"Wir haben erkannt, dass wir die inaktiven Bereiche bei der Entladung Richtung Anode bewegen können und dass das umso besser funktioniert, je höher die Ströme dabei sind", erläutert Fang Liu, Hauptautorin einer Studie zu dem Thema. Simulationen bestätigten die Erkenntnisse und Versuche mit einer Testzelle zeigten eine Verlängerung der nutzbaren Lebensdauer der Zelle um etwa 30 %.

Die Forschenden sind zuversichtlich, dass sich über eine Integration ihrer Erkenntnisse in das Lademanagement etwa die Lebensdauer von Elektroautobatterien steigern ließe.