MIT entdeckt: Akkus verraten ihren Zustand durch kaum hörbare Töne

Lithium-Akkus altern, verlieren Leistung und können sogar gefährlich werden. Forscher suchen seit Jahren nach Wegen, ihre Gesundheit zuverlässig zu prüfen - nun zeigt sich: Die Zellen verraten ihren Zustand auch durch kaum hörbare Töne.

Ist der Akku noch gesund? Einfach mal genau hinhören

Lithium-Ionen-Akkus sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken - sie treiben Smartphones, Laptops und Elektroautos an. Doch immer wieder zeigen Schlagzeilen, dass sie nicht nur an Leistung verlieren, sondern im Extremfall auch gefährlich werden können. Deshalb suchen Forscher seit Jahren nach Wegen, ihre Gesundheit zuverlässig zu überwachen. Nun haben Wissenschaftler des MIT eine faszinierende Lösung entdeckt: Akkus verraten ihren Zustand über die Geräusche, die sie beim Arbeiten machen.

Das Team des Department of Chemical Engineering nahm Batterien unter realen Lade- und Entladebedingungen genauestens ins Visier. Neben den elektrischen Daten zeichneten die Forscher winzige Knack- und Knistergeräusche auf, die im Inneren entstehen. Durch den Abgleich beider Messungen gelang es ihnen erstmals, einzelne akustische Muster klar zuzuordnen - etwa zur Bildung von Gasblasen oder zu feinen Materialrissen, den beiden Hauptursachen von Alterung.

Jetzt wissen wir, worauf wir achten müssen und wie wir dies mit Lebensdauer, Gesundheit und Sicherheit in Verbindung bringen können

Möglich wurde das laut Mathematik-Professor Martin Z. Bazant durch eine mathematische Auswertung, die die Signale in Frequenz und Dauer zerlegt und so auch in starkem Hintergrundrauschen erkennt. Was zuvor bloß als diffuses Knistern erschien, entpuppte sich dadurch als präziser Indikator für den Zustand einer Zelle.

Großes Potenzial

Das Potenzial reicht weit: Elektrofahrzeuge könnten so passiv und kostengünstig überwacht werden, Großspeicher ließen sich frühzeitig auf Probleme prüfen. In Kooperation mit Oak Ridge National Laboratory zeigte sich zudem, dass akustische Warnzeichen einer gefährlichen Überhitzung vorausgehen - lange bevor sich thermisches Durchgehen anbahnt.

Veröffentlicht im Fachjournal Joule arbeitet das MIT-Team bereits mit Industriepartnern an der Umsetzung. Auch in der Batteriefertigung ließe sich die Methode nutzen, um fehlerhafte Zellen gleich beim Produktionsstart zu erkennen. So könnten unscheinbare Geräusche künftig entscheiden, wie sicher und langlebig die Energiespeicher von morgen sein werden.


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