E-Auto-Akkus: Einfacher mechanischer Druck verdoppelt Lebensdauer

Elektroautos könnten bald doppelt so lange mit einem Akku fahren. Ein konstanter physischer Druck auf Lithium-Ionen-Zellen verlängert die Lebensdauer deutlich. Die Technik braucht keine neuen Materialien, steht aber vor anderen Hürden.

Druck verlängert Akku-Leben

Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen dehnen sich beim Laden und Entladen leicht aus und ziehen sich wieder zusammen. Das belastet die Materialien. Ein gezielter physikalischer Druck von außen kann die Alterung der Zellen bremsen. In einer am 30. Juni veröffentlichten Studie zeigten Forscher, dass sich die Zahl nutzbarer Ladezyklen dadurch verdoppeln lässt.

Nach 1100 Ladezyklen wiesen die getesteten Pouchzellen noch 96,2 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität auf. Verwendet wurden handelsübliche Batterien, wie sie in vielen modernen Fahrzeugen stecken. Eine veränderte Zellchemie oder teure Zusatzstoffe waren dafür nicht nötig. Der Ansatz gilt daher als praxistauglich und vergleichsweise kostengünstig.


Wie die University of Cambridge berichtet, nutzte das Forschungsteam luftgefüllte Kissen für die Tests. Die pneumatischen Bälge hielten den Druck auf der Batterie konstant bei knapp 13 bar. Das entspricht etwa dem Vierfachen des Wertes, der bei herkömmlichen kleinen Energiespeichern anliegt. Das System bildet den Platzmangel im Batteriepack eines Autos nach.

Michael De Volder, Ingenieur und Autor der Arbeit, verweist auf den mechanischen Ansatz der Untersuchung. Sein Team analysierte nicht nur chemische, sondern auch mechanische Faktoren. Da Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode wandern, dehnt sich die Zelle bei jedem Vorgang aus. Auf Dauer führt das zu Verschleiß und Kapazitätsverlust.

Die exakte Balance ist wichtig

Der Druck muss laut Studie in einem engen Bereich liegen. Ist er zu hoch, kann sich metallisches Lithium an der Anode ablagern. Ist der mechanische Widerstand zu gering, entstehen mikroskopische Risse in der Kathode. Beide Extreme können zum vorzeitigen Ausfall des Energiespeichers führen.

Die Methode bringt mehrere positive Effekte mit sich:

Mechanik als neue Fehlerquelle

Trotz der positiven Laborergebnisse bleibt die Umsetzung in der Massenproduktion eine Herausforderung. Bisher wurde das System nur im kleinen Maßstab getestet. Für den Einsatz in Serienfahrzeugen muss die Technik auf große Batteriepacks skaliert werden. Der Innovationsarm der Universität hat für das Konzept bereits ein Patent angemeldet.

Für eine kommerzielle Nutzung muss das mechanische Drucksystem so in Fahrzeuge integriert werden, dass Gewicht und Kosten nicht zu stark steigen. Zudem muss die Druckregulierung über viele Jahre zuverlässig funktionieren. Fällt die Mechanik aus, droht ein schneller Defekt der gesamten Batterie.

Würdet ihr den Aufpreis für ein solches Drucksystem im E-Auto zahlen, wenn der Akku dafür doppelt so lange hält? Teilt eure Gedanken und Bedenken gerne mit uns in den Kommentaren!


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