Neue Batterietechnologie löst großes Kälte-Problem bei E-Autos

Derzeit verwendete Lithium-Ionen-Batterien in E-Autos speichern Energie und geben sie wieder ab, indem sich Lithium-Ionen durch einen flüssigen Elektrolyt zwischen den Elektroden (Kathode und Anode) hin- und herbewegen. Bei niedrigeren Temperaturen verlangsamt sich diese Bewegung. Dadurch leidet sowohl die Batterieleistung als auch die Ladegeschwindigkeit. Das heißt, die Reichweite sinkt und für das Schnellladen müssen Batterien häufig vorgewärmt werden, was Zeit und Energie kostet.

Ein Forschungsteam der University of Michigan (USA) hat in einer Studie einen Prozess vorgestellt, der dieses Problem löst. Durch eine 20 Nanometer dünne Elektroden-Beschichtung aus Lithiumborat und Lithiumcarbonat konnten die Test-Batteriezellen bei Frost um 500 Prozent schneller geladen werden als herkömmliche.

Schnelles Laden auch bei Kälte

„Zum ersten Mal haben wir einen Weg gezeigt, wie man schnelles Laden bei niedrigen Temperaturen ermöglicht, ohne gleichzeitig die Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterie zu beeinträchtigen“, sagt Neil Dasgupta, Studienautor und Professor für Maschinenbau und Materialforschung an der University of Michigan.

Beim Schnellladen in der Kälte (die Forscher testeten bei einer Temperatur von -10 Grad Celsius) bildet sich auf der Oberfläche der Elektroden durch die Reaktion mit dem Elektrolyt nämlich eine harte Lithium-Schicht. Dadurch wird die Ladegeschwindigkeit des Akkus verringert.

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Die Beschichtung, die Dasgupta und sein Team entwickelt haben, verhindert, dass sich so eine harte Schicht bildet. Sie könnte bald Anwendung am Markt finden, denn: „Hersteller von E-Auto-Batterien könnten unseren Ansatz übernehmen, ohne dass größere Änderungen an bestehenden Fabriken notwendig sind“, so Dasgupta.