Akkus werden mit der Zeit immer schlechter, das ist so bei Smartphone und Laptop und eben leider auch beim Elektroauto, wo allein die Batterie mehrere Tausend Euro kostet. Welche Prozesse beim Altern stattfinden, haben nun Forscher am Helmholtz Zentrum Berlin erstmals beobachten können. Sie untersuchten dafür Lithium-Ionen-Akkus der nächsten Generation.
Dabei zeigte sich, dass die elektrochemischen Prozesse beim Laden zu sogenannten Scherungen in den Sauerstofflagen führen. Diese Scherungen werden beim Entladen nicht komplett rückgängig gemacht, so dass die ursprünglich regelmäßige Struktur im Lauf mehrerer Zyklen immer ungeordneter wird. Ursprünglich besitzt das Material eine ABCABC-Struktur. Im Lauf mehrerer Ladezyklen wird diese Ordnung „abgebaut“ zu ABBCCA. Dies ist ein Hauptgrund dafür, dass Lithium-Ionen-Akkus im Lauf der Zeit „altern“.
Damit konnten die Wissenschaftler erstmals experimentell eine Vermutung bestätigen, die in Fachkreisen bereits länger diskutiert wurde: Das Batteriematerial verliert mit der Zeit die ursprüngliche, kristalline Struktur, weshalb die elektrochemische Leistung der Batterie immer schlechter wird.
Als nächsten Schritt wollen die Experten versuchen, dieses Problem zu beheben. Denn „inzwischen verstehen wir die elektrochemischen Prozesse besser, so dass wir in Zukunft die Leistung gezielt verbessern können”, hofft Dr. Jatinkumar Rana vom HZB.
Ausführliches zum Thema erfahren Sie beim Helmholtz Zentrum Berlin