Hochenergie-Batterie: US-Forscher laden Elektroautos innerhalb von 10 Minuten

Selbst bei der neuesten Generation von Elektroautos dauert es in der Regel rund eine halbe Stunde, bis der Akku zumindest zu achtzig Prozent wieder aufgeladen ist. Nachdem der Ausbau der Ladestationen inzwischen recht zügig voranschreitet, liegt hier der nächste Schlüssel zu einer erfolgreichen Elektrifizierung des Straßenverkehrs: Erst wenn der Ladevorgang nicht viel länger dauert als ein klassischer Tankstopp, dürfte die Technologie auch von der breiten Masse angenommen werden. Forschern der Pennsylvania State University ist nun möglicherweise ein wichtiger Schritt in diese Richtung gelungen. Ihr Trick: Sie statteten eine klassische Lithum-Ionen-Batterie mit dünnen Folien aus Nickel aus. Diese funktionieren wie eine Heizung und erwärmen die Batterie kurz vor dem Ladevorgang. Auf diese Weise soll es möglich sein, innerhalb von zehn Minuten wieder auf eine Ladung von achtzig Prozent zu kommen.

Zu schnelles Laden kann zu Kurzschlüssen führen

Um zu verstehen, weshalb die eingebaute Heizung diese Wirkung erzielt, muss man sich zunächst mit der grundsätzlichen Funktionsweise der Lithium-Ionen-Batterien vertraut machen. Vereinfacht ausgedrückt werden dort während des Ladevorgangs Lithium-Ladungsträger in einer Elektrode eingelagert. Geschieht dies allerdings zu schnell, bleiben diese auf der Oberfläche kleben und bilden dort eine metallische Schicht. Dieser Effekt hat zum einen zur Folge, dass die Leistungsfähigkeit der Batterie im Laufe der Zeit abnimmt. Zum anderen kann dies aber auch zu Kurzschlüssen führen und somit eine vollständige Zerstörung des Akkus zur Folge haben. Weil die Batterie aber mit das Teuerste an einem Elektroauto ist, wollen die Ingenieure dies unter allen Umständen vermeiden. Hier kommen nun die Nickel-Folien ins Spiel. Diese erhitzen die Temperatur im Inneren auf 60 Grad Celsius und verhindern so die Bildung der metallischen Schicht.

Im Labor überstanden die Batterien mehr als 2.500 Ladevorgänge

Ganz unbedenklich ist diese Vorgehensweise aber auch nicht. Denn die Wärme kann unerwünschte Reaktionen in Gang setzen und so ebenfalls Teile der Batterie zerstören. Indem sie aber viel Energie innerhalb eines kurzen Zeitraums zuführten, konnten die Forscher solche Schäden weitgehend vermeiden. Messungen im Labor haben ergeben, dass die Batterien mit Nickel-Folie auch nach 2.500 Ladezyklen noch mehr als neunzig Prozent der ursprünglichen Speicherkraft besaßen. Damit erfüllen sie – zumindest theoretisch – die entsprechenden Vorgaben der meisten Autobauer. Doch bisher konnten diese Ergebnisse nur unter Laborbedingungen erreicht werden. Tests unter realistischen Bedingungen stehen noch aus. Außerdem nutzten die Wissenschaftler einen Trick: Sie luden die Batterie zwar tatsächlich nur zehn Minuten auf, ließen sie danach aber auch noch einmal ebenso lange abkühlen.

Via: Cell