Elektromobilität: Druck verdoppelt die Lebensdauer von Batterien
Ein von der University of Cambridge(öffnet im neuen Fenster) geleitetes Forschungsteam hat eine Apparatur entwickelt, die den Druck in einem Lithium-Ionen-Akku in Form einer Pouchzelle konstant auf hohem Niveau hält. Dadurch wurde der Gesamtdruck in der Batteriezelle erhöht, während Schwankungen des Drucks verringert wurden.
Die Experimente konnten zeigen, dass durch eine Vervierfachung des typischen Drucks auf 1,25 Megapascal (12,5 bar) und eine annähernde Einhaltung dieses Werts eine Verdopplung der möglichen Ladezyklen erreicht wird. Konkret konnten in der in Nature Energy(öffnet im neuen Fenster) erschienenen Studie nach 1.100 Ladezyklen mit einer normalen Lithium-Ionen-Batterie noch 96,2 Prozent der ursprünglichen Kapazität gemessen werden.
Das Forschungsteam hofft, dass der vergleichsweise simple Aufbau mit luftgefüllten Kissen zur Druckregulierung sich gut adaptieren lässt. Eine Steigerung der Lebensdauer der Batterie von Elektroautos hätte demnach großen Einfluss auf den Gebrauchtwagenmarkt. Auch der Bedarf an seltenen Elementen wie Kobalt oder speziellen Chemikalien zur Optimierung der Batterielaufzeit könnte sinken.
Laden und Entladen stresst den Akku
Verändert sich der Ladezustand der Batterie, verändert sich auch der Zelldruck im Innern. Das ist bekannt vom typischen Aufblähen der Batterie.
Allerdings hat ein konstanter Druck nur geringe Auswirkungen auf die Gesundheit der Batteriezelle, weshalb die Forschungsgruppe an einer Reihe kommerzieller Akkumulatoren Drucktests im Bereich von 1,5 bar bis 37,5 bar durchführte.
Mit dem Ergebnis, dass bei 12,5 bar im Vergleich zu 3 bar im Normalfall und ohne Schwankungen des Drucks sowohl an der Anode als auch an der Kathode kaum noch Alterungserscheinungen festzustellen waren.
Die größte Herausforderung dürfte nun sein, die Druckregulierung zu ergänzen, ohne den Preis für die Batterie zu verdoppeln. Zudem müsste das System genauso verlässlich werden wie der Akku selbst, der bei 2.000 bis 3.000 Ladezyklen in einem E-Auto annähernd eine Million Kilometer aushielte.
- Anzeige Hier geht es zu Elektromobilität: Grundlagen und Praxis bei Amazon Wenn Sie auf diesen Link klicken und darüber einkaufen, erhält Golem eine kleine Provision. Dies ändert nichts am Preis der Artikel.