Cambridge-Wissenschaftler finden einfachen Weg zur Verlängerung der Lebensdauer von Elektroauto-Batterien

Forscher der University of Cambridge haben eine unerwartete und revolutionäre Entdeckung im Bereich der Elektrofahrzeuge gemacht. Laut einer in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlichten Studie ist es nicht notwendig, die chemische Zusammensetzung von Batterien zu ändern, um ihre Lebensdauer erheblich zu verlängern – es reicht aus, einen bestimmten Druck aufrechtzuerhalten. Dies berichtet Ixbt.com berichtet .

Es ist bekannt, dass sich herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen beim Laden und Entladen physisch ausdehnen und zusammenziehen. Wissenschaftler bezeichnen diesen Prozess als das „Atmen“ der Batterie. Mit der Zeit führen solche periodischen Verformungen zur Zersetzung der inneren Struktur der Zellen und zu einem Kapazitätsverlust der Batterie.

Gleichgewicht zwischen Druck und Effizienz

Das Forschungsteam führte Experimente durch, bei denen die Batteriezellen mithilfe einer speziellen pneumatischen Vorrichtung unterschiedlichem Druck ausgesetzt wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Lebensdauer von Batterien, die unter einem konstanten Druck von etwa 12,5 bar (181 psi) betrieben wurden, im Vergleich zu normalen Bedingungen verdoppelte. Diese Entdeckung eröffnet eine neue Richtung bei der Batterieoptimierung.

Wissenschaftler betonen jedoch, dass es eine „optimale Zone“ für den Druck gibt. Ist der Druck unzureichend, beschleunigt sich die Rissbildung an der Kathode. Ist der Druck hingegen zu hoch, können sich Lithiumschichten an der Anode ansammeln, was ein Sicherheitsrisiko darstellt und die Batterieeffizienz verringert. Es geht also nicht nur darum, den Druck zu erhöhen, sondern ihn präzise zu halten.

Aus physikalischer Sicht stabilisiert der richtig gewählte Druck die innere Struktur der Batterie und reduziert die zerstörerischen Auswirkungen, die durch das Ausdehnen und Zusammenziehen entstehen. Da sich die Form der Batterie mit zunehmendem Alter verändert, müssen Ingenieure im Laufe der Zeit ein anpassungsfähiges (dynamisches) Drucksystem entwickeln.

Zukunftsaussichten

Bisher wurde diese Forschung unter Laborbedingungen durchgeführt, und eine sofortige Anwendung auf in Serie gefertigte Elektroautos ist nicht möglich. In der nächsten Phase müssen Wissenschaftler technische Lösungen entwickeln, die eine Druckregelung für ganze Batteriepakete ermöglichen.

Dennoch wurde diese Arbeit bereits über Cambridge Enterprise patentrechtlich geschützt. Diese Entdeckung beweist, dass die Optimierung mechanischer Prozesse bei der Weiterentwicklung der Batterietechnologie effektiver sein kann als komplexe chemische Formeln. Sollte diese Methode in die Praxis umgesetzt werden, könnten Besitzer von Elektroautos doppelt so weit fahren, ohne die Batterie austauschen zu müssen.