Forscher haben eine Methode entwickelt, um gebrauchte Batterien mit frischem Lithium wieder „aufzuladen“. Die Lebensdauer der Energiespeicher soll sich dadurch deutlich verlängern.
Chinesische Wissenschaftler haben eine Methode entwickelt, um alte Lithium-Ionen-Batterien aufzufrischen und ihre Lebensdauer deutlich zu verlängern. Der Schlüssel liegt in einem speziellen chemischen Prozess, der es ermöglicht, frisches Lithium direkt in eine bereits genutzte Batterie einzubringen. Dadurch könnten Akkus künftig tausende Ladezyklen länger halten, was nicht nur die Umwelt schont, sondern auch die Notwendigkeit teurer Ersatzbatterien verringert.
Der Hintergrund: Lithium-Ionen-Batterien haben einen entscheidenden Nachteil. Sie degradieren mit der Zeit, da sich das Lithium in inaktive Strukturen verlagert und Teile der Elektroden abbrechen oder den Kontakt zur Stromleitung verlieren. Dadurch geht nach und nach immer mehr speicherfähiges Material verloren. Batterien können dann weniger Energie aufnehmen und abgeben. Bisher bestand die einzige Lösung darin, Batterien bei einem gewissen Kapazitätsverlust vollständig zu ersetzen.
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Gebrauchte Lithium-Ionen-Batterien regenerieren durch frisches Lithium
Nun haben Forscher einen neuen Ansatz entwickelt. Sie entdeckten eine chemische Verbindung, die frisches Lithium in die Batterie einbringen kann, ohne dass eine vollständige Neuproduktion nötig ist. Die Wissenschaftler entwickeln eine Verbindung namens LiSO₂CF₃, die Lithium auf eine vollkommen neue Art in eine Batterie einbringen kann.
Dazu brachten sie LiSO₂CF₃ in gebrauchte Batterien ein. Unter Spannung gibt die Verbindung dann Lithium-Ionen ab und zerfällt in ihre gasförmigen Nebenprodukte. Diese Gase entwichen aus der Batterie, während das Lithium in das Material der Elektrode einfließt. Der Prozess könnte den Forschern zufolge sowohl bei der Herstellung neuer Batterien als auch zur Regeneration bereits genutzter Akkus verwendet werden. Damit die Methode funktioniert, müssen Batterien jedoch von Beginn an entsprechend konstruiert werden.
Vielversprechende Ergebnisse bei Lithium-Eisenphosphat-Batterien
Die Forscher testeten ihre Methode an verschiedenen Batterietypen. Das beste Ergebnis erzielte sie bei Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP), die entweder in größeren Energiespeichern oder Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen. In den Untersuchungen konnte eine Batterie, die 15 Prozent ihrer Kapazität verloren hatte, fast vollständig wiederhergestellt werden. Das Team testete eine weitere Batterie über fast 12.000 Ladezyklen und konnte 96 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität wiederherstellen.
Obwohl die Ergebnisse vielversprechend erscheinen, gibt es noch einige Hürden. Die Methode erfordert eine spezielle Bauweise der Batterie, damit die chemischen Nebenprodukte entweichen können. Zudem ist bisher nicht klar, ob sich die Technik auf die heute üblichen Lithium-Ionen-Batterien in Smartphones und Laptops übertragen lässt. Sollte es den Forschern gelingen, das Verfahren weiterzuentwickeln, dürfte es eine nachhaltige Kurskorrektur in der Batterietechnik auslösen. Statt Akkus nach einigen Jahren zu ersetzen, könnten sie dann immer wieder mit frischem Lithium „aufgeladen“ werden.
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