Lithium-Ionen-Akkus sind das Herzstück vieler Geräte von Smartphones bis Elektroautos. Doch dabei begleitet sie ein bekanntes Problem: Mit der Zeit verlieren sie an Leistung. Forscher*innen haben jetzt einen Weg gefunden, um die Lebensdauer der Batterien deutlich zu verlängern – ein Durchbruch für die Elektromobilität und erneuerbare Energien.

Nächster Schritt in der Akku-Entwicklung für Elektroautos

Ein Team von Forschenden aus den USA hat eine einfache, aber effektive Methode entdeckt, die Lebensdauer von Akkus für etwa Elektroautos um bis zu 50 Prozent zu steigern. Der Trick liegt darin, die Batterien während ihrer sogenannten Formierung – einem Schritt im Produktionsprozess – mit einer höheren Spannung zu laden.

Laut Professor William Chueh von der Stanford University führt die höhere Spannung jedoch dazu, dass die Batterien mehr Ladezyklen überstehen, ohne dass sich ihre Kapazität verschlechtert. „Das Coole ist, dass wir die Chemie der Batterie nicht verändert haben. […] Wir haben nur den letzten Fertigungsschritt geändert, um die Batterie ein wenig anders zu formen“, erklärte Chueh gegenüber New Scientist. Demnach könnten die Hersteller diesen Vorgang sogar direkt anwenden, berichtet Heise. Außerdem ließe sich die Lebensdauer eines Elektroauto-Akkus so von 1.500 auf 2.250 Ladezyklen steigen.

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Wasserstoff als Batterie-Schädling

Des Weiteren zeigte die Studie, dass eine drastische Verkürzung der Ladezeit ebenfalls die Lebensdauer der Akkus positiv beeinflusst. In ihren Experimenten mit 186 Akkus fanden die Wissenschaftler*innen heraus, dass ein hoher Stromfluss bei der Erstladung nicht nur die Ladezeit von mehreren Stunden auf 20 Minuten reduziert, sondern auch den Abnutzungsprozess der Batterien verlangsamt. Dies könnte in der Praxis zu einer um bis zu 70 Prozent längeren Lebensdauer führen.

Auch in der Forschung zur Alterung von Batterien gibt es neue Erkenntnisse. So hat ein internationales Forscherteam herausgefunden, dass Wasserstoff ein wesentlicher Faktor für die Verschlechterung von Akkus ist. Dieser setzt sich mit der Zeit in der Batterie ab und verdrängt Lithium-Ionen an der Kathode, die für den Stromfluss notwendig sind.

Je häufiger der Akku geladen wird, desto mehr Wasserstoff sammelt sich an, was die Leistung schrittweise mindert. Eine spezielle Beschichtung könnte laut den Forschenden jedoch helfen, den Wasserstoff fernzuhalten und so die Lebensdauer der Elektroauto-Akkus zu verlängern. Zusammengefasst zeigen diese Entwicklungen einen positiven Trend bei der Verbesserung der Akkus. Diese könnten die Reichweite von Elektroautos deutlich erhöhen und die Lebensdauer von Akkus in Smartphones und Laptops verbessern.

Quelle: New Scientist; „Data-driven analysis of battery formation reveals the role of electrode utilization in extending cycle life“ (Joule, 2024); „Solvent-mediated oxide hydrogenation in layered cathodes“ (Science, 2024); Heise

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