E-Autos laden bei Kälte deutlich langsamer, sobald die Temperaturen unter null fallen. Forscher haben nun jedoch eine Schutzschicht für Batterien entwickelt, die bis zu fünfmal schnelleres Laden im Winter ermöglicht.
Wer im Winter schon einmal sein Elektroauto laden musste, steht meist vor einem Problem. Denn die Ladegeschwindigkeit sinkt drastisch, sobald die Temperaturen unter null fallen. Statt 30 Minuten dauert ein Ladevorgang dann gerne mal über eine Stunde. Das kann ein echter Frustfaktor sein.
Doch Forscher der University of Michigan entwickelten kürzlich ein Verfahren, mit dem sich Batterien bei minus 10 Grad Celsius bis zu fünfmal schneller laden lassen, ohne dabei an Reichweite oder Lebensdauer einzubüßen. Das könnte einen großen Fortschritt in der Batterie-Technologie darstellen.
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E-Auto bei Kälte laden: Warum die Batterie streikt
Das Geheimnis liegt in einem veränderten Aufbau der Batterie-Elektroden. Normalerweise wandern beim Laden Lithium-Ionen durch einen flüssigen Elektrolyten zur Anode (der negativ geladenen Elektrode). Bei Kälte wird dieser Prozess allerdings deutlich verlangsamt, was die Ladezeit verlängert. Noch schlimmer: Es kann sich sogar Lithium-Metall auf der Anode ablagern, was Batterien langfristig schädigt.
Die Forscher bauten im Rahmen früherer Studien daher bereits sogenannte Mikrokanäle in die Anode ein. Diese winzigen „Tunnel“ (etwa 40 Mikrometer groß) helfen den Ionen, tiefer in die Elektrode einzudringen, was ein gleichmäßigeres und schnelleres Laden ermöglicht. Das funktionierte bei Raumtemperatur gut. Trotzdem bereitete die Batterie im Winter weiterhin Probleme.
Lithium-Borat-Carbonat: Schutzschicht ermöglicht schnelleres Laden
Die Lösung war eine extrem dünne Schutzschicht aus Lithium-Borat-Carbonat, die das Team auf die Anode auftrug. Sie verhindert, dass sich bei Kälte eine chemische Barriere bildet, die den Ladestrom behindert. Dadurch kann das Lithium auch bei Frost „reibungslos“ andocken. Das Ergebnis: Schnellladen bei bis zu minus 10 Grad Celsius – und das bis zu fünfmal schneller als bisher.
Die Technik ist so konzipiert, dass eine Integration ohne große Änderungen in bestehende Batteriefabriken möglich ist. Dies ist somit auch ein entscheidender Vorteil für eine spätere Massenproduktion. Das Team beantragte erste Patente und gründete das Spin-off Arbor Battery Innovationen. Dieses wird vielleicht eines Tages die Mikrokanal-Technologie zur Marktreife bringen.
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