Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus könnte durch ein angepasstes Ladeprotokoll deutlich verbessert werden, wie eine kürzlich veröffentlichte Studie aus Deutschland zeigt. Diese Art von Akkus steckt zahlreichen Geräten – von Smartphones bis zu E-Fahrzeugen.
Gepulster oder konstanter Strom?
Normalerweise werden Akkus mit einem stetig gleichbleibenden Stromfluss geladen - sogenanntem Konstantstrom. Mit der Zeit verlieren sie durch das wiederholte Laden allerdings einen Teil ihrer Kapazität. Die Forschenden vom Helmholtz Zentrum Berlin wollten deshalb herausfinden, ob Konstantstrom wirklich das beste Ladeprotokoll für Lithium-Ionen-Akkus ist. Dabei entdeckten sie, dass gepulster Strom bei den Akkus zu weniger Verschleiß führte.
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Die Wissenschaftler*innen machten dazu Tests, bei denen sie die Batterien mit der Röntgenquelle BESSY II analysierten. Die Batterien luden sie entweder mit konventionellen Konstantstrom oder mit gepulstem Strom. Die Ladevorgänge wurden mehrmals wiederholt und im Anschluss überprüft, wie gut die Kapazität der Batterien danach noch war.
Weniger Verschleiß
Bei Batterien, die mit Konstantstrom geladen wurden, war die Festelektrolyt-Grenzfläche an der Batterien-Anode viel dicker und es entstanden mehr Risse in den Elektroden. Beides führte dazu, dass die Batterien einen Teil ihrer Kapazität einbüßten. Die Ladung mit gepulstem Strom ließ die Batterien hingegen weniger verschleißen. Offenbar wurden sie durch die gepulste Stromladung auf Dauer weniger belastet.
Allerdings sagen die Forschenden nach ihren Experimenten auch, dass die Frequenz des gepulsten Stroms maßgeblich sei. Hochfrequente Ladeprotokolle mit gepulstem Strom lassen die Akkus demnach am längsten leben – laut der Studie bis zu doppelt so lang wie mit normalen Lademethoden. Die Forschenden empfehlen daher, die Ladeprotokolle bei verschiedenen Geräten zu verbessern, um damit die Akkuleistung zu verbessern.