Chinesische Forscher wollen Leben alter Batterien verlängern
Federführend bei diesem Forschungsprojekt ist die Fudan-Universität in China. Ein Team aus Chemikern, Molekulartechnikern und Materialwissenschaftlern arbeitete demnach zusammen, um die durchschnittliche Ladezyklenzahl einer Batterie von 1.500 auf 12.000 Vorgänge zu erhöhen.
Das Problem bei Lithium-Ionen-Batterien: Sie degradieren mit der Zeit und verlieren dadurch an Leistungsfähigkeit, da sich im Laufe der Zeit immer mehr Lithium-Ionen ablagern und das bilden, was Wissenschaftler „totes Lithium“ nennen. Durch diese Ablagerungen verringert sich die Lithium-Ionen-Konzentration im Elektrolyten, wodurch die Kapazität der Batterie allmählich abnimmt. Sobald die Kapazität unter 80 Prozent ihres ursprünglichen Wertes fällt, gilt die Batterie als unbrauchbar für den mobilen Einsatz in Fahrzeugen.
Durch umfangreiche Experimente fanden die chinesischen Forscher heraus, dass die Degradation von Batterien in etwa dem Fortschreiten einer Krankheit entspricht, bei der sich eine Schlüsselkomponente verschlechtert, während der Rest des Systems funktionsfähig bleibt.
Die Wissenschaftler entwickelten daraufhin spezielle Materialien, die dazu dienen sollen, verlorene Lithium-Ionen wiederherstellen und so die Lebensdauer und Leistung von Batterien zu verlängern. Um einen geeignetes Material zu finden, nutzte das Team eine KI-gesteuerte Anwendung, die auf digitalisierte molekulare Eigenschaften trainiert wurde. Bei ihrer Suche stießen sie auf LiSO₂CF₃, ein Molekül, das nicht nur alle Kompatibilitätsanforderungen erfüllte, sondern auch relativ kostengünstig hergestellt werden konnte und für fast alle handelsüblichen Batterien geeignet sein soll.
Der Verjüngungsprozess selbst ist den Forschern zufolge einfach: Chargen des Moleküls werden in den Bereich injiziert, in dem sich die aktiven Lithium-Ionen der Batterie befinden. Bei diesem Vorgang wird eine kleine Menge Gas freigesetzt, woraufhin die Batterie wieder aufgeladen werden kann.
Die Tests zeigten nach Angaben der chinesischen Wissenschaftler eine dramatische Verbesserung der Batterielebensdauer, indem die durchschnittliche Zyklenzahl von 1.500 auf 12.000 erhöht wurde. Dieser Fortschritt verbessere nicht nur die Batterieleistung, sondern trage auch zur Verringerung der Umweltverschmutzung bei, da weniger Batterien weggeworfen werden müssen, heißt es.
Allerdings hat das Verfahren einen großen Haken: Es kann bislang nicht für beliebige Lithium-Ionen-Batterien angewendet werden. Damit die Methode funktioniert, müssen vielmehr Batterien von Beginn an entsprechend konstruiert werden, damit die chemischen Nebenprodukte entweichen können. In jedem Fall klingt der Ansatz aber vielversprechend, denn er könnte dafür sorgen, dass Batterien in der Zukunft deutlich später ausgemustert werden müssen als bislang.
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