Zwar bieten Elektroautos jede Menge Vorteile gegenüber Verbrennern, doch dafür hinken sie ihnen in mancher Hinsicht immer noch hinterher. Ein Problem bleibt nach wie vor der Batteriebetrieb. Mit wiederholten Ladezyklen nehmen Lebensdauer und Leistung kontinuierlich ab, was langfristig auch auf die Reichweite auswirkt. Doch wie ein Forschungsteam herausgefunden hat, gibt es theoretisch einen sehr einfachen Weg, dem vorzubeugen.

Elektroautos und Co.: Akku schonen durch gezielte Ladepausen

Ein internationales Forschungsteam der Queen Mary University of London hat sich für seine neue Studie die chemisch-physikalischen Vorgänge vor allem beim Schnellladen von Lithium-Ionen-Batterien genauer angeschaut, wie sie auch in Elektroautos verbaut werden. Dabei kamen sie zu einer überraschenden Strategie, um die Akkus zu schonen: Pausen.

Zu bestimmten Zeitpunkten während des Ladeprozesses soll es demnach helfen, Unterbrechungen von mehreren Minuten einzulegen. Das kann Kapazitätseinbußen reduzieren und die Akkus sollen dadurch auch länger haltbar bleiben. Langfristig muss man auch nicht mal selbst darauf achten: So könnte es in Zukunft optimierte Ladeprotokolle für Elektroauto-Batterien geben, mit denen der Stromfluss gesteuert werden kann.

Auch gut zu wissen: Mitunter kann es passieren, dass man mit dem Stromer liegenbleibt. Dann gilt es aber, einige Punkte zu beachten. Wir sagen dir, was du bei einem Elektroauto mit leerem Akku unterlassen solltest.

Lösung für metallische Lithium-Äste

Mit den Ladepausen soll vor allem ein schon länger bekanntes Problem adressiert werden: Beim Schnellladen kann sich nämlich eine Schicht aus metallischem Lithium an der negativen Elektrode aus Graphit bilden – dort sollen sich eigentlich Lithium-Ionen nur einlagern. Diese Schicht kann sich bei wiederholten Ladevorgängen zu einem astartigen Gebilde (Dendrite) ausweiten und so die aktive Elektrode blockieren. Das vermindert dann Kapazität und Lebensdauer des Akkus. Ferner begünstigt dies die Gefahr für Kurzschlüsse und Brände.

Dank einer Kombination aus einem 3D-Modell und einem optischen Mikroskop konnten die Forscherinnen und Forscher nun feststellen, wann, wo und wie schnell genau die problematische Lithium-Schicht entsteht. Wird der Ladevorgang dann unterbrochen, wenn die Elektrode (mit direktem Kontakt zur Batterieflüssigkeit) fast vollständig mit Lithium-Ionen bedeckt ist und bevor die Schicht entsteht, dringen die Ionen wohl weiter ins Innere der Elektrode und machen Platz frei für weitere. Durch die Pause erhalten sie mehr Zeit, um zu verschwinden.

Ob und wann es eine praktikable Umsetzung dieser Ladepausen geben wird, ist noch nicht klar. Die Ergebnisse wurden unter Laborbedingungen erzielt und jetzt gilt es herauszufinden, wie es sich bei echten Ladevorgängen verhält.

Quelle: „Multiscale dynamics of charging and plating in graphite electrodes coupling operando microscopy and phase-field modelling“ (Nature Communications 2023)

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