Kleiner Trick beim Start ins Leben lässt Akkus deutlich länger halten

Die Hersteller von Akkus können mit einem kleinen Trick dafür sorgen, dass ihre Stromspeicher wesentlich länger halten. Entscheidend hierbei ist die erste Ladung, mit der die Batterien in ihr Leben starten, wie eine aktuelle Forschungsarbeit zeigt.

Lithium-Schutzschicht entsteht

Wissenschaftler des SLAC-Stanford Battery Center konnten zeigen, dass eine schnelle Erstladung von Lithium-Ionen-Batterien mit hohen Strömen ihre Lebensdauer um 50 Prozent verlängern kann. Die Forscher fanden heraus, dass die Akkus, die direkt nach der Produktion mit ungewöhnlich hohen Strömen geladen wurden, nicht nur länger halten, sondern auch schneller betriebsbereit sind: Der anfängliche Ladeprozess, der üblicherweise zehn Stunden dauert, konnte auf nur 20 Minuten verkürzt werden.

Nach Angaben der in der Fachzeitschrift Joule veröffentlichte Studie, nutzten die Forscher des SLAC-Stanford Battery Centers KI-Analysen, um die spezifischen Veränderungen in den Batterieelektroden zu identifizieren, die für die gesteigerte Lebensdauer verantwortlich sind. Diese Erkenntnisse sind für Batteriehersteller wertvoll, da sie den Produktionsprozess optimieren und die Produktqualität verbessern können.


Ein interessantes Ergebnis der Studie ist, dass die schnelle Ladung mit hohen Strömen zwar zu einem erheblichen Verlust von Lithium führt, aber dennoch die Lebensdauer der Batterie verlängert wird. Ein Teil des verlorenen Lithiums wird für die Bildung einer Schutzschicht namens SEI (Solid Electrolyte Interphase) an der negativen Elektrode verwendet. Unter Schnellladebedingungen werden Lithium-Ionen jedoch auch in Nebenreaktionen an der negativen Elektrode verbraucht, wodurch zusätzlicher Raum in den Elektroden geschaffen wird, was die Leistung und Lebensdauer der Batterie verbessert.

Leicht anwendbar

Die Forschungsergebnisse haben praktische Auswirkungen auf die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, nicht nur für Elektrofahrzeuge und das Stromnetz, sondern auch für andere Technologien, erklärte Steven Torrisi, einer der beteiligten Forscher. "Die Ergebnisse dieser Studie demonstrieren einen generalisierbaren Ansatz zur Optimierung dieses entscheidenden Schritts in der Batterieherstellung", sagte Torrisi. "Wir können möglicherweise das Gelernte auf neue Prozesse, Einrichtungen, Geräte und Batteriezusammensetzungen übertragen."

Überraschenderweise erwiesen sich nur zwei Faktoren als besonders wichtig für den Start in ein langes Akku-Leben: die Temperatur und der Ladestrom. Experimente bestätigten, dass das Laden mit hohen Strömen die Lebensdauer der Batterie erheblich verlängert und die Anzahl der deaktivierten Lithium-Ionen zu Beginn deutlich erhöht. Die Forscher hoffen, dass diese neuen Erkenntnisse zu einer Optimierung der Batterieherstellung und einer besseren Balance zwischen Leistung und Effizienz führen werden.


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