Wer seine Elektroauto-Batterie schnell laden will, riskiert bisher Defekte aufgrund von Ablagerungen. Forscher haben nun aber ein neues Material vorgestellt, das Akkus schonen und langfristig stabil halten soll.
Die Elektromobilität könnte zeitnah weiterhin große Fortschritte machen. Denn ein Forscherteam der südkoreanischen Universität SEOULTECH hat unter der Leitung von Professor Dongwook Han einen neuen Ansatz entwickelt, um Batterien noch schneller aufzuladen. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Advanced Functional Materials veröffentlicht.
Die Arbeit adressiert ein großes Problem aktueller Lithium-Ionen-Akkus. Denn werden diese schnell geladen, nutzt das die Batterie schneller ab und es kann zu gefährlichen Ablagerungen sowie zur Überhitzung kommen. Dem wollen die Forscher durch ein neues, stabileres Material für die Anode auf Basis von Lithium-Titan-Phosphat zuvorkommen.
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Chemische Verbindungen lassen Batterie sicher und stabil schnellladen
Durch die gezielte Veränderung der chemischen Verbindungen (mehr Phosphor, weniger Titan) bilden sich laut den Angaben verschiedene Zonen. Diese würden wie eine Art Express-Eingangstor wirken, sodass die Lithium-Ionen beim Laden viel schneller mit weniger Widerstand durchdringen können. Durch diesen neuartigen Ansatz eröffnen sich laut Professor Dongwook Han viele Möglichkeiten:
Unser Ansatz stellt ein neues Paradigma für die Entwicklung schnellladbarer Batterien dar und ist auf eine breite Palette zukünftiger Energiespeichersysteme anwendbar, einschließlich Feststoffbatterien.
Innerhalb des entstandenen Gerüsts sorgen bestimmte Bindungen (P-O-P-Bindungen) von Natur aus für strukturelle Flexibilität. Diese wirkt wie ein Stoßdämpfer und verhindert, dass die Batterie beim schnellen Ausdehnen während der Ladung Schaden nimmt. Beim extremen Schnellladen (10C-Rate) behielt der Akku noch 86 Prozent der ursprünglichen Speicherkapazität.
Einsatz in Elektroautos und Energienetzen möglich
Laut den Forschern soll selbst nach 250 regulären Lade- und Entladevorgängen kein großer Defekt aufgetreten sein. Damit sei die Batterie ideal für den Einsatz in Elektrofahrzeugen oder aber auch für Stromnetze auf Basis erneuerbarer Energien geeignet. Außerdem soll sich der Ansatz auch auf künftige Batterien (wie etwa Feststoffbatterien) übertragen lassen.
Das Team entwickelt also einen Weg, um dem relativ hohen Verschleiß heutiger Systeme zu begegnen. Denn in der Breite eingesetzte Ansätze zeigen beim Schnellladen häufig eine chemische Instabilität. Im Resultat lagert sich Lithium ab und die Batterie kann leichter entflammen. Sollte die neue Technologie halten, was sie verspricht, könnte sie einen großen Mehrwert für fast jeden Batterie-Nutzer bringen.
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