E-Autos: Wie sich die Ladekapazität spürbar länger erhalten ließe – mit einem einfachen Trick – WELT
Schwefelie könnten die Reichweite von Elektroautos hinauf mehr qua 1000 Kilometer steigern, verlieren trotzdem bislang zu schnell an Ladekapazität. Doch Lithium-Metall-Batterien manche Stunden im komplett entladenen Zustand zu halten, könnte ihre Leistungsfähigkeit spürbar steigern. Forscher um Yi Cui und Wenbo Zhang von jener Stanford University in Kalifornien charakterisieren im Fachjournal „Nature“ verknüpfen Weg, einer Lithium-Metall-Batterie nachher 100 Lade-Entlade-Zyklen eine um 44 Prozent höhere Kapazität zu verschaffen.
Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit etwa in Laptops und Elektroautos gängig. Zu Händen die Elektrode, die beim Entladevorgang qua Anode funktioniert, wird in jener Regel Grafit verwendet. Dieses Material stellt jedoch selbst keine Elektronen zu Händen dies Laden und Entladen zur Verfügung –- und dies schmälert die Leistung. Dagegen könnte eine Lithium-Anode – wie in einer Lithium-Metall-Batterie – durch mehr verfügbare Elektronen die Energiedichte steigern. Zudem ist Lithium leichter qua Grafit, welches Gewicht sparen würde.
„Lithium-Metall-Batterien, die metallisches Lithium qua Anode verwenden, sind qua nächste Generation wiederaufladbarer Batterien vielversprechend“, schreibt Laura Merrill von den Sandia National Laboratories in Albuquerque in einem „Nature“-Kommentar. Bisher hat jener schnelle Kapazitätsverlust nachher kurzem Gebrauch verhindert, dass Lithium-Metall-Batterien qua Akkus genutzt werden; stattdessen finden sie Verwendung etwa qua nicht aufladbare Knopfzellen.
Das Problem im Rahmen Lithium-Metall-Batterien ist Folgendes: Bei gängigen Elektrolyten qua Batterieschicht, in jener sich die Elektronen in Bewegung setzen, bildet sich an jener Anode eine sogenannte Feststoff-Elektrolyt-Grenzphase. Diese besteht im Wesentlichen aus zersetztem Elektrolyt und ist zu Händen dies Funktionieren jener Batterie wichtig. Doch können Körnchen aus metallischem Lithium in selbige Grenzphase eingebunden und damit von jener Anode stromlos werden.
Diese abgetrennten Körnchen bedeuten verknüpfen Kapazitätsverlust, denn sie nehmen nicht mehr an den Lade-Entlade-Zyklen teil. Cui, Zhang und Kollegen stellten nun hold, dass die Feststoff-Elektrolyt-Grenzphase sich größtenteils auflöst, wenn die Batteriezelle eine Weile im entladenen Zustand verbleibt. In jener Folge bekommen die meisten Lithiumkörnchen wieder Kontakt zur Anode, beteiligen sich damit wieder am Lade-Entlade-Vorgang.
„Früher dachten wir, dass dieser Energieverlust nicht umkehrbar sei“, wird Cui in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. „Aber unsrige Studie hat gezeigt, dass wir verlorene Kapazität wie am Schnürchen indem zurückführen können, dass wir die entladene Batterie ruhen lassen.“
Im „Nature“-Kommentar bescheinigt Merrill den Studienautoren, eine „entscheidende neue Perspektive“ aufgezeigt zu nach sich ziehen. Allerdings hätten die Wissenschaftler bisher nur im Bereich jener Niederspannung geforscht, zudem sei jener Effekt nicht an halb geladenen Batteriezellen untersucht worden.
Cui, Zhang und Kollegen sind jedoch zuversichtlich, dass sich dies zeitweilige Halten von Batteriezellen im entladenen Zustand etwa in Elektroautos durch nach programmierte Batterie-Managementsysteme umtopfen lässt. Diese könnten im Rahmen Bedarf einzelne Batteriesegmente komplett entlassen – während andere weiter in Betrieb bleiben. Damit bliebe ein Fahrzeug in der Regel Gewehr bei Fuß.
Source: welt.de