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Wissen-News Wie Lithium-Ionen-Batterien schneller laden und E-Autos weiter fahren können

24. August 2023, 17:00 Uhr

Ein Forschungsteam hat die Abnutzungserscheinungen von Lithium-Ionen-Batterien entschlüsselt. Dadurch können die Batterien für Elektrofahrzeuge nicht nur schneller geladen werden: Mit einer einzigen Ladung könnten sie auch weiter fahren.

Einem Forschungsteam ist es gelungen, die Lithiumplattierung in Batterien von Elektrofahrzeugen zu verhindern. Dabei handelt es sich um einen Prozess, der häufig beim Schnellladen auftritt und der Lithium-Ionen-Batterien beschädigen kann. Dabei sammeln sich Lithiumionen auf der Oberfläche der negativen Elektrode der Batterie an, anstatt sich einzulagern. So entsteht eine Schicht aus metallischem Lithium, die wächst und die Batterie beschädigen kann. Das verkürzt die Lebensdauer und kann Kurzschlüsse auslösen, die zu Feuer und Explosionen führen können.

Laut dem Forschungsteam kann die Lithiumablagerung erheblich gemindert werden, wenn eine Optimierung der Mikrostruktur der negativen Graphitelektrode erfolgt. Die negative Graphitelektrode besteht aus zufällig verteilten winzigen Partikeln. Die Feinabstimmung der Partikel- und Elektrodenmorphologie für eine homogene Reaktionsaktivität und eine geringere lokale Lithiumsättigung ist der Schlüssel zur Unterdrückung der Lithiumablagerung. Dies würde die Batterieleistung verbessert.

Schneller laden und weiter fahren

Mit der Hilfe eines 3D-Batteriemodells können die Forschenden erfassen, wann und wo die Lithiumabscheidung einsetzt und wie sie verläuft. Werden die von den Wissenschaftlern vorgeschlagene Verfeinerung der Mikrostruktur der Graphitelektrode umgesetzt, ermöglicht das schnellere Ladezeiten. Außerdem führt sie laut der im Fachmagazin Nature Communications erschienene Studie auch zu einer höheren Energiedichte der Batterie und zu längerer Lebensdauer. Elektroautos könnten mit einer einzigen Ladung weiter fahren und zudem schneller geladen werden.

pk