Plus von 50 Prozent: Ein einfacher Ladetrick für längere Batterielebensdauer
Lithium-Ionen-Akkus sind in vielen Bereichen unverzichtbar – von Elektrofahrzeugen bis hin zu Stromnetzen. US-amerikanische Forscher haben nun eine Methode entdeckt, mit der die Lebensdauer von Batterien um bis zu 50 Prozent verlängert werden kann. Durch eine geringfügige Anpassung beim ersten Aufladen der Batterie, auch Formierung genannt, könnte die Lebensdauer des Akkus langfristig deutlich gesteigert werden. Und das Beste daran: Diese Methode könnte sofort umgesetzt werden, ohne dass Änderungen an der chemischen Zusammensetzung der Batterien erforderlich sind.
Der Trick: Höhere Spannung beim ersten Ladevorgang
Forscher der Stanford Universität haben entdeckt, dass eine höhere Spannung während des ersten Ladevorgangs, der sogenannten Formierung, die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien erheblich verlängern kann. Üblicherweise werden neue Batterien während der Formierung bei niedriger Spannung geladen. Durch die höhere Spannung, die im neuen Ansatz genutzt wird, erhöht sich die Anzahl der möglichen Ladezyklen erheblich.
Wie funktioniert die Formierung?
Die Formierung ist ein entscheidender Schritt im Herstellungsprozess von Lithium-Ionen-Batterien. Während dieser Phase werden die wesentlichen Leistungseigenschaften der Batterie festgelegt. Traditionell dauert dieser Prozess mehrere Stunden, wobei die Batterie langsam mit niedriger Spannung geladen wird. Das Standford-Team hat jedoch entdeckt, dass eine höhere Spannung während dieser Phase die Struktur der Batterie verbessert und letztlich ihre Lebensdauer verlängert.
Machine Learning als Schlüssel zur Entdeckung
Um die optimalen Bedingungen für den ersten Ladevorgang zu bestimmen, nutzten die Forscher Machine Learning. Dabei analysierten sie Daten von 186 Batterien und identifizierten zwei entscheidende Faktoren: Spannung und Temperatur. Diese beiden Parameter beeinflussen die Leistung der Batterie beim ersten Laden maßgeblich. Die Machine-Learning-Modelle halfen dabei, die idealen Einstellungen zu ermitteln, die dann in Experimenten überprüft und bestätigt wurden.
Warum eine höhere Spannung der Batterie hilft
Das Laden einer neuen Batterie mit hoher Spannung während der Formierung mag zunächst nicht einleuchten. Üblicherweise wird angenommen, dass eine höhere Spannung mehr Lithium-Ionen inaktiviert, was die Kapazität der Batterie verringern könnte. Doch laut den Forschern hat dieser Ionen-Verlust einen positiven Effekt: Er schafft Platz an der positiven Elektrode, was die Effizienz des Auf- und Entladens verbessert. Außerdem verlangsamen die inaktivierten Lithium-Ionen den Verschleiß des Akkus, was langfristig zu einer längeren Lebensdauer führt.
Was bedeutet das für die Batterielaufzeit?
Akkus, die während der Formierung mit einer hohen Spannung aufgeladen wurden, hatten im Schnitt eine 50 Prozent längere Lebensdauer. Zum Beispiel könnte ein Akku, der normalerweise 1500 Ladezyklen durchläuft, mit dieser Methode auf 2250 Ladezyklen verlängert werden. Das wäre natürlich besonders für Elektrofahrzeuge und Energiespeichersysteme vorteilhaft, die auf langlebige und effiziente Batterien angewiesen sind.
Vorteile für Elektrofahrzeuge und Energiespeicher
Elektrofahrzeuge und stationäre Energiespeicher in Stromnetzen profitieren besonders von dieser neuen Ladetechnik. Durch die verlängerte Lebensdauer der Batterien sinkt der Wartungsaufwand, und die Kosten für den Austausch von Batterien werden gesenkt. Darüber hinaus tragen langlebigere Batterien zur Reduzierung von Elektroschrott bei, was einen wichtigen Schritt hin zu einer nachhaltigeren Technologieentwicklung darstellt.
Keine Änderung der Batteriechemie notwendig
Ein weiterer Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die chemische Zusammensetzung der Batterien unverändert bleibt. Die Hersteller müssten ihre Produktionsprozesse nicht grundlegend verändern, sondern lediglich die Spannung während der Formierung anpassen. Diese einfache Änderung könnte sofort implementiert werden.
Neue Perspektiven für die Akkutechnologie
Diese Entdeckung widerspricht dem bisherigen Branchenwissen, doch die experimentellen Ergebnisse sprechen für sich. Die Fähigkeit, die Lebensdauer von Batterien signifikant zu verlängern, ohne die zugrunde liegende Technologie grundlegend zu verändern, könnte zu einer Revolution in der Akkuindustrie führen. Besonders im Hinblick auf die wachsende Bedeutung von Elektroautos könnte diese Innovation von entscheidender Bedeutung sein.
Fazit: Ein kleiner Schritt, große Wirkung
Die Entdeckung, dass eine höhere Spannung beim ersten Laden die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien um bis zu 50 % verlängern kann, ist ein bedeutender Durchbruch in der Akkuforschung. Dieser einfache Trick erfordert keine teuren oder komplizierten Anpassungen, sondern kann sofort von Batterieherstellern weltweit umgesetzt werden. Langlebigere Batterien bedeuten weniger Abfall, geringere Kosten und eine nachhaltigere Zukunft – ein Gewinn für alle.
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Simona Marino
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