Eine interessante Studie hat gezeigt, dass die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus durch eine einfache Anpassung beim ersten Laden um bis zu 50 % erhöht werden kann. Normalerweise wird der erste Ladevorgang, auch Formatierung genannt, mit niedriger Spannung durchgeführt. Die neue Methode setzt jedoch auf eine höhere Spannung und Temperatur, was zunächst mehr Lithium in der Anode bindet, aber langfristig die Lebensdauer der Akkus deutlich verlängert.
Formatierung: Schlüssel zur Akkulebensdauer
Das erste Laden eines Akkus, das in der Fabrik stattfindet, legt den Grundstein für die Leistungsfähigkeit des Energiespeichers. Traditionell wird dabei eine dünne Schutzschicht (SEI) gebildet, die weitere schädliche Ablagerungen an der Anode verhindern soll. Laut der neuesten Forschung des SLAC-Stanford Battery Centers kann dieser Prozess durch die Anwendung einer höheren Spannung und Temperatur optimiert werden. Dies führt zu einer dickeren SEI-Schicht und bindet mehr Lithium frühzeitig, was spätere Ablagerungen reduziert und den Akku langsamer altern lässt.
Höhere Temperatur und Spannung als Lösung
Überraschenderweise ergaben die Experimente, dass die Nutzung einer Spannung von über 4 Volt und eine Temperatur von 55 Grad während der Formatierung zu deutlich verbesserten Ergebnissen führte. Durch diese Anpassungen konnte die Zahl der Ladezyklen erheblich gesteigert werden. Statt eines Verlustes von 9 % des Lithiums im ersten Zyklus wurden rund 30 % passiviert, was jedoch den Vorteil hat, dass die Anode länger vor schädlichen Reaktionen geschützt bleibt.
Diese neuen Erkenntnisse ermöglichen es, Akkus nicht nur schneller zu formatieren, sondern auch ihre Lebensdauer um bis zu 70 % zu steigern. Insbesondere für Branchen wie die Elektromobilität und den Einsatz in Stromspeichern fürs Eigenheim oder E-Bikes eröffnet dies enormes Potenzial.
Bedeutung für die Batterieherstellung
Die Anpassung dieses Schlüsselschritts könnte erhebliche Auswirkungen auf die Akkuproduktion haben. Anstatt neue und kostenintensive Designs zu entwickeln, können Hersteller mit geringem Aufwand bestehende Prozesse optimieren, was Zeit und Kosten spart. Wie Steven Torrisi vom Toyota Research Institute betont, ist diese Methode auf zukünftige Batterietypen und Technologien übertragbar, was die Bedeutung dieser Forschung noch erhöht.
