Es klingt fast zu gut, um wahr zu sein: Wissenschaftlern aus China ist es gelungen, die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien deutlich zu verlängern, indem bereits länger gebrauchte Akkuzellen wieder mit frischem Lithium nachbefüllt werden. Der Schlüssel liege in einem speziellen chemischen Prozess, der es ermögliche, frisches Lithium direkt in eine bereits gebrauchte Batterie einzubringen, wie Basic Thinking auf Basis einer Veröffentlichung des Fachblatts Nature berichtet.
Die Innovation basiert demnach auf einer neuen chemischen Verbindung LiSO₂CF₃ (Lithiumtrifluormethansulfinat), die diese Lithium-Kur möglich mache. Damit seien „Tausende Ladezyklen“ mehr möglich als mit der aktuellen Technologie, was umgerechnet auf ein E-Auto gleich mehrere Autoleben bedeuten würde. Dies würde den Rohstoffbedarf sowie den CO2-Fußabdruck von E-Auto-Batterien bzw. deren spätere Anwendung im Second-Life deutlich verringern.
Unter Spannung gebe LiSO₂CF₃ Lithium-Ionen ab und zerfalle in seine gasförmigen Nebenprodukte, die aus der Batteriezelle entweichen, während das Lithium in das Material der Elektrode einfließt, so Basic Thinking. Der Knackpunkt sei, dass die Batterien von Beginn an für die neue Zellchemie konstruiert sein müssen. Das Befüllen mit LiSO₂CF₃ könne sowohl für die Produktion neuer Akkuzellen als auch das Auffrischen gebrauchter Batterien genutzt werden.
12.000 Ladezyklen und dennoch fast wie neu
Am vielversprechendsten sei die neue Technologie bei Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP), die sowohl für stationäre Energiespeicher als auch Elektroautos genutzt werden. Das Nachfüllen könne ohne Demontage eines Akkus erfolgen. Den Forschern sei es gelungen, eine Batterie, die nur noch 85 Prozent ihrer Ursprungskapazität aufwies, fast vollständig wiederherzustellen. Sie berichten davon, dass sie bei einer Batterie mit fast 12.000 Ladezyklen eine Kapazität von 96 Prozent aufrecht erhalten konnten. Bei einem E-Auto mit 400 Kilometern Reichweite entsprechen 12.000 Ladezyklen einer Fahrleistung von 4,8 Millionen Kilometern.
Wie immer gilt für derartige Batterieinnovationen auch hier: Den Forschern ist ihr Durchbruch lediglich im Labormaßstab gelungen. Die meisten dieser Entdeckungen verschwinden wieder in der Schublade – und sollten sie doch zur Serienreife gelangen, sind etliche weitere Schritte und Jahre bis sogar Jahrzehnte erforderlich, bis die Technologie marktreif ist. Aber wer weiß. Auch die heute verwendeten Lithium-Ionen-Batterien haben einmal klein angefangen, als Entdeckung einer Handvoll Wissenschaftler im Labor.
Quelle: Basic Thinking – Für längere Lebensdauer: Forscher laden gebrauchte Batterien mit frischem Lithium auf / Nature – External Li supply reshapes Li deficiency and lifetime limit of batteries
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