Ein Forscherteam der Dalhousie University in Kanada hat eine neue Art von Lithium-Ionen-Batterien untersucht, die eine deutlich längere Lebensdauer haben könnte als bisher bekannte Modelle. Diese Batterien könnten nicht nur Elektroautos (EVs) effizienter machen, sondern auch eine entscheidende Rolle bei der Speicherung erneuerbarer Energien für das Stromnetz spielen.
Batterien mit beeindruckender Lebensdauer
Aktuelle Lithium-Ionen-Batterien müssen nach geltenden Vorschriften in den USA nach acht Jahren noch 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität besitzen. Viele Experten sind jedoch der Meinung, dass Batterien entwickelt werden müssen, die über Jahrzehnte hinweg nutzbar sind. Die neue Batterietechnologie hat diese Anforderung bei weitem übertroffen: Im Labor konnte sie über 20.000 Ladezyklen durchlaufen, bevor sie 80 % Kapazität erreichte – das entspricht einer theoretischen Fahrleistung von 8 Millionen Kilometern. Im Vergleich dazu halten herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien nur etwa 2.400 Zyklen aus.
Das Geheimnis liegt in der Struktur
Die Forscher analysierten den Unterschied zwischen herkömmlichen Batterien und der neuen Technologie mit sogenannten Einzelkristall-Elektroden. Während herkömmliche Elektroden aus einer Ansammlung winziger Kristalle bestehen, die wie Schneeflocken in einem Schneeball angeordnet sind, basieren die Einzelkristall-Elektroden auf einem einzigen, homogenen Kristall – vergleichbar mit einem Eiswürfel. Dieses Design macht die Batterie deutlich widerstandsfähiger gegen mechanische Belastungen, die beim Laden und Entladen auftreten.
Toby Bond, leitender Wissenschaftler an der Canadian Light Source (CLS), erklärt: „In herkömmlichen Batterien führen die Ausdehnung und Kontraktion der Materialien zu mikroskopischen Rissen, die die Batterie im Laufe der Zeit zerstören. Bei der neuen Technologie konnten wir solche Schäden kaum feststellen.“
Ein Schritt in Richtung Nachhaltigkeit
Die Forschung zeigt, dass diese Batterien in der Lage sind, Elektrofahrzeuge während ihrer gesamten Lebensdauer zu begleiten – und sie könnten sogar darüber hinaus genutzt werden. Nach ihrem Einsatz in EVs könnten die langlebigen Akkus in Second-Life-Anwendungen verwendet werden, etwa zur Speicherung von Wind- und Solarenergie im Stromnetz. Dies würde ihre Lebensdauer weiter verlängern und ihre Nachhaltigkeit erhöhen.
„Je länger diese Batterien genutzt werden, desto positiver ist ihr Beitrag zur Reduktion des CO₂-Fußabdrucks“, sagt Bond. Der Übergang zu langlebigeren Batterien könnte zudem dazu führen, dass Batterien nicht mehr die limitierende Komponente in Elektrofahrzeugen sind.
Zukunftsperspektiven
Die Einzelkristall-Batterien sind bereits auf dem Markt verfügbar und ihre Produktion wird in den nächsten Jahren voraussichtlich stark zunehmen. Die Ergebnisse dieser Studie könnten dazu beitragen, das Vertrauen in diese Technologie zu stärken und Unternehmen bei der langfristigen Planung zu unterstützen.
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