"Verkalkung": Forscher entdecken Grund für schwächelnde Akkus

"Verkalkung": Forscher entdecken Grund für schwächelnde Akkus

von Wolfgang Kempkens

Batterien für E-Autos kosten viele tausend Euro, aber sie verlieren mit der Zeit an Ladekraft. Forscher wollen Abhilfe schaffen.

Smartphones rufen, je älter sie werden, immer häufiger nach dem Ladegerät. Nicht anders ist es bei Laptops, Tablet PCs und allen mobilen Geräten, die von Lithium-Ionen-Batterien versorgt werden.

Das ist auch einer der Gründe für den schleppenden Absatz von Elektroautos. Auch ihre teuren Akkupacks verlieren nach einigen Jahren ihre Power – Ersatz kostet mehrere tausend Euro.

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Degradation nennen Batterieexperten dieses Erschlaffen der Akkus, die meist weit früher den Geist endgültig aufgeben als die Geräte, die sie mit Strom versorgen. Wissenschaftler von gleich vier renommierten amerikanischen Forschungsinstitutionen haben jetzt gemeinsam herausgefunden, woran das liegt und damit den Weg für eine Lösung des Problems geebnet.

Graphen könnte helfenSchuld sind die Elektroden, die beim Laden und Beladen Schaden nehmen. Anode und Kathode bilden den Kontakt zwischen Ladegerät beziehungsweise Verbraucher und den Innereien der Batterie. Insbesondere die Kathode, durch die die Lithium-Ionen fließen, ist betroffen.

Die Kanäle, durch die sie anfangs ungehindert flitzen, verkrusten im Laufe der Zeit, sodass sie immer langsamer werden. In die Anode aus Nickeloxid wiederum sprengen die Ionen winzige Krater, die ebenfalls zur Degradation beitragen.

Jetzt wollen die Wissenschaftler der Institutionen Lawrence Berkeley National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, SLAC National Accelerator Laboratory und des National Renewable Energy Laboratory gezielt Beschichtungen entwickeln, die Anode und Kathode vor Erosion schützen.

Vielleicht ist Graphen die Lösung, ein extrem vielseitiges Material, das wie eine Bienenwabe aussieht. An den sechs Eckpunkten sitzen Kohlenstoffatome.

Das so gebildete Netz ist nur eine Atomlage dick. Die Berkeley-Forscher haben mit dem Material schon gute Erfahrungen beim Zusammenhalt von Elektroden aus Schwefel gemacht, wie sie in neuartigen Hochleistungsbatterien zur Anwendung kommen.

Graphen verhindert, dass Schwefelatome ausbüchsen, die Kathode sich also langsam auflöst – und dass die spröde Elektrode bei einer Erschütterung zerbröselt.

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