Nachschub von Lithium-Ionen lässt Akkus sechsmal so lange leben

Chinesische Wissenschaftler haben eine Reparatur-Technologie ent­wi­ckelt, die die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien um das bis zu sechsfache verlängern könnte. Das Verfahren könnte bereits in Kürze marktreif werden.

Eine kleine Auffrischung

Die Forscher stellten ihre Entdeckung in der renommierten Fachzeitschrift Nature vor. Das Ziel der Forschungsarbeit bestand darin, Lithium-Ionen-Batterien als zentralen Bestandteil vieler moderner Technologien deutlich langlebiger zu machen. Denn diese verlieren mit der Zeit an Leistungsfähigkeit, was insbesondere Smartphone-Nutzer oft viel zu schnell zu spüren bekommen.

Das Forscherteam um Gao Yue und Peng Huisheng von der Fudan-Universität entwickelte eine Methode, um alternde Batterien durch die Injektion einer speziellen Lösung wiederzubeleben. Der zentrale Mechanismus von Lithium-Ionen-Batterien beruht darauf, dass sich Lithium-Ionen zwischen den positiven und negativen Elektroden bewegen. Mit der Zeit nimmt die Anzahl der aktiven Ionen ab, was letztlich das Ende der Batterie bedeutet - obwohl viele Komponenten noch funktionstüchtig sind.


Die Wissenschaftler suchten nach einer Möglichkeit, die verlorenen Lithium-Ionen zu ersetzen, ohne die Batterie zu schädigen. Nach vierjähriger Forschung fanden sie eine geeignete Lösung: das Molekül Trifluormethansulfonat-Lithium. Diese Substanz erfüllt alle notwendigen Anforderungen: Sie löst sich gut im Elektrolyt, ist mit verschiedenen Batterietypen kompatibel und beeinflusst die ursprüngliche Struktur der Batterie nicht negativ. Zudem ist sie kostengünstig und einfach herzustellen.

12.000 Ladezyklen

Laut den Forschern zeigte ein handelsüblicher Akku nach der Behandlung mit dieser Technologie nahezu keinen Kapazitätsverlust, selbst nach 12.000 Ladezyklen - eine drastische Verbesserung gegenüber der herkömmlichen Lebensdauer von etwa 2.000 Zyklen. In der Praxis könnte dies bedeuten, dass Elektroauto-Batterien, die zweimal täglich geladen werden, bis zu 18 Jahre lang genutzt werden können, anstatt bereits nach weniger als drei Jahren erste Leistungseinbußen zu zeigen. Und Smartphones, die bisher oft schon nach zwei Jahren erheblich weniger Akkulaufzeit aufweisen, ließen sich ebenfalls viel länger verwenden.

Neben der erheblichen Verlängerung der Batterielebensdauer könnte diese Technologie auch den Bedarf an lithiumhaltigen Materialien verringern und so die Entwicklung umweltfreundlicherer Energiespeicher vorantreiben. Die Fudan-Universität betont das enorme kommerzielle Potenzial der Entdeckung. Derzeit arbeitet das Forscherteam mit internationalen Batterieherstellern zusammen, um die Produktion der neuen Lithium-Trägermoleküle hochzuskalieren und die Markteinführung zu beschleunigen.


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