Einkristall-Elektrode verachtfacht Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus

Ein Forscherteam der Dalhousie University in Kanada hat womöglich einen bedeutenden Fortschritt bei der Entwicklung langlebiger Lithium-Ionen-Batterien erzielt. Sie konnten die Lebensdauer entsprechender Zellen um das Achtfache steigern.

Weniger Zerfall

Die Wissenschaftler untersuchten eine neue Batterietechnologie mit sogenannten Einkristall-Elektroden, die im Vergleich zu herkömmlichen Batterien eine deutlich längere Haltbarkeit aufweisen. Die Tests zeigten, dass die neue Batterie mehr als 20.000 Ladezyklen überstand, bevor ihre Kapazität auf 80 Prozent der ursprünglichen Leistung sank. Dies entspricht einer E-Auto-Fahrleistung von 8 Millionen Kilometern. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien erreichen die 80-Prozent-Marke bereits nach etwa 2400 Ladezyklen.

Mit Hilfe des kanadischen Synchrotrons der Universität Saskatchewan analysierten die Forscher die inneren Strukturen der Batterien. Sie stellten fest, dass die neuen Einkristall-Elektroden nahezu keinen mechanischen Verschleiß zeigten, während herkömmliche Batterien durch wiederholte Lade- und Entladezyklen deutliche Risse im Elektrodenmaterial entwickelten. Die Forschungsergebnisse wurden im Journal of The Electrochemical Society veröffentlicht.


"Die Partikel in herkömmlichen Batterien ähneln kleinen Schneeflocken, die sich zu einer Kugel zusammenfügen - sie sind leicht zerbrechlich", erklärte Toby Bond, leitender Wissenschaftler der Studie. Im Gegensatz dazu besteht die Einkristall-Elektrode aus einer durchgehenden Struktur, vergleichbar mit einem widerstandsfähigen Eiswürfel.

Die neuen Batterien könnten die Lebensdauer von Elektrofahrzeugen massiv steigern. Laut Bond könnten diese Batterien sogar länger halten als andere Fahrzeugkomponenten. Dies wäre nicht nur ein Vorteil für die Nutzer, sondern auch ein wichtiger Beitrag zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks: Je länger ein Elektrofahrzeug genutzt wird, desto nachhaltiger wird es.

Mehr Second-Life

Darüber hinaus eignen sich die langlebigen Batterien auch für sogenannte Second-Life-Anwendungen. Nach ihrer Nutzung in Fahrzeugen könnten sie etwa zur Speicherung von Energie aus Wind- und Solaranlagen eingesetzt werden - Bereiche, in denen die Energiedichte, die für Fahrzeuge entscheidend ist, weniger wichtig ist.

Im Gegensatz zu anderen Forschungserfolgen, die jeweils einen noch langen Weg bis in die Industrieproduktion haben, wir die innovative Technologie der Kanadier bereits kommerziell produziert und dürfte in den kommenden Jahren verstärkt zum Einsatz kommen. "Unsere Ergebnisse zeigen, wie zuverlässig diese Batterien sind, und sollten Unternehmen helfen, langfristig mit dieser Technologie zu planen", so Bond.


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