Revolutionäre Batterie kann schneller und öfter geladen werden

Lithium-Ionen-Batterien gelten noch immer als die leistungsfähigsten Akkus, die im industriellen Maßstab hergestellt werden können. Daher sind diese Batterie nach wie vor der Standard, wenn es um wiederaufladbare Energiespeicher geht. Die große Schwachstelle der Lithium-Ionen-Batterien ist, dass sie durch das ständige Auf- und Entladen fortlaufend degradieren. Das bedeutet, dass der Akku im Laufe seines Lebens an Speicherkapazität verliert.

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Struktur verändert

An der Technischen Universität im niederländischen Delft scheint nun ein Durchbruch gelungen zu sein, der diese Abnutzung stark verlangsamt. Außerdem soll durch denselben Ansatz die Ladedauer verkürzt werden können.

Als Elektroden werden bisher meist Oxidschichten verwendet, die sorgsam angeordnet sind. Die Forscher*innen haben die Struktur dieser chemischen Zusammensetzung verändert und eine lokale Unordnung hineingebracht (chemical short-range disorder).

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Mehr Kapazität, schnelleres Aufladen

Es hat sich herausgestellt, dass die atomare Struktur an den Elektroden dadurch wesentlich stabiler wurde, wie der Leiter des Forschungsprojekts, Qidi Wang, in einer Aussendung erklärt.

Es habe sich gezeigt, dass durch die verbesserte strukturelle Stabilität die verbleibende Kapazität nach 200 Ladezyklen fast doppelt so hoch war als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Gleichzeitig führt die Störung in den Oxidschichten dazu, dass sich die Batterie schneller aufladen lässt.

Bei gängigen Kathoden demonstriert

Das Forschungsteam hat diese Herangehensweise bei gängigen und weitverbreiteten Kathoden erfolgreich demonstriert, beispielsweise bei Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2) und Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid (NMC811).

Die Forschungsergebnisse könnten, so das Team der TU Delft, eine neue Generation von Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen, die sich günstiger produzieren lassen und einen kleineren ökologischen Fußabdruck aufweisen - sofern man die Speicherung der Energie auf die Lebensdauer der Batterien rechnet.

Der wissenschaftliche Fachartikel ist im Nature erschienen.