Lithium-Kur: Zehnfache Lebensdauer für Batteriezellen per Ionen-Infusion
Statt später ein aufwendiges Batterie-Recycling zu betreiben, haben Forschende der Fudan University, Shanghai, einen Lithium-Eisenphosphat-Akku im laufenden Betrieb mit einem Lithiumsalz versorgt. Im Laborversuch ließ sich die Lebensdauer einer industriell gefertigten Zelle um ungefähr den Faktor zehn erhöhen.
Die Ergebnisse, die in Nature(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht wurden, zeigen, dass selbst nach knapp 12.000 Ladezyklen weiterhin 96 Prozent der ursprünglichen Kapazität verfügbar waren. Typischerweise verliert eine solche Batteriezelle nach spätestens 2.000 Zyklen etwa 30 Prozent ihrer Kapazität.
Ursachen beheben
Das passende Salz habe mithilfe von maschinellem Lernen perfekt angepasst werden können. So sorge es nicht nur für den Nachschub an Lithium-Ionen, die für den Ladungstransport verantwortlich seien. Auch störende organische Liganden, also genau solche chemischen Komplexe, die die Ionen binden und für die Abnahme der Kapazität sorgen, ließen sich gasförmig extrahieren.
Lithium-Trifluoromethansulfinat oder LiSO 2 CF 3 nennt sich die Verbindung, die zudem kostengünstig zu synthetisieren sei. Sie löst sich im Elektrolyt vieler kommerziell verfügbarer Akkumulatoren und, ebenso wichtig, beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit nicht.
Sollte sich die Wirkung auch in weiteren Experimenten bestätigen, wären nicht nur die Effekte auf die Lebensdauer von Batteriezellen, sondern beispielsweise auch auf Nachhaltigkeit und Kosteneffizienz enorm.
Schon 10.000 Aufladungen würden für ein kleineres Elektroauto knapp 2 Millionen Kilometer Reichweite bedeuten. Ein Smartphone-Akku wäre auch nach 10 oder 15 Jahren noch im Einsatz.
Praktische Umsetzung schwierig
Die Übertragung der Technik in den Alltag dürfte allerdings erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringen. Der stete Nachschub eines Salzes, das noch dazu höchst reaktiv ist, sowie die Ableitung diverser Gase gelingen im Labor – im alltäglichen Betrieb wohl kaum.
Denkbar wäre hier wohl eine Art Batterie-Kur, die alle 100 oder 500 Ladungen durchgeführt werden müsste. Man darf in jedem Fall gespannt sein, ob es bald zur Routine wird, den Laptop nach einem Jahr und das E-Auto nach 20.000 km zur Akku-Auffrischung zu schicken, dafür aber keine Angst mehr vor einer nachlassender Batteriekapazität aufkeimt.
In jedem Fall wäre es die bessere Lösung, als die Batterie und das zugehörige Gerät gleich mitzuentsorgen.