Forscher finden Methode, die Akkus bis zu 50 Prozent länger halten lässt
Lithium-Ionen-Akkus kommen unter anderem in Smartphones, Laptops und Elektroautos zum Einsatz. Mit zunehmendem Alter verlieren sie jedoch an Kapazität. Eine Studie mehrerer US-Institutionen, darunter die Stanford University und das SLAC National Accelerator Laboratory, zeigte, dass sich die spätere Lebensdauer bereits während der Herstellung beeinflussen lässt. Bei den untersuchten Batteriezellen war ein hoher Ladestrom während des ersten Ladezyklus mit einer im Durchschnitt rund 50 Prozent längeren Lebensdauer verbunden.
Akku: Schnelle erste Ladung verlängert Lebensdauer
Im Mittelpunkt der Studie steht die sogenannte Formierung. Dabei handelt es sich um einen wichtigen Schritt bei der Herstellung eines Lithium-Ionen-Akkus. Während dieses Prozesses entsteht an der negativen Elektrode die sogenannte Solid Electrolyte Interphase (SEI). Diese Schutzschicht reduziert weitere Reaktionen zwischen Elektrode und Elektrolyt und beeinflusst damit die spätere Alterung der Batterie. Üblicherweise erfolgt die Formierung mit niedrigen Stromstärken, unter anderem um unerwünschtes Lithium-Plating zu verhindern.
Die Forschenden untersuchten 186 Pouchzellen mit einer positiven Elektrode aus einkristallinem NMC532 und einer negativen Elektrode aus künstlichem Graphit. Insgesamt testeten sie 62 unterschiedliche Formierungsbedingungen mit jeweils drei Zellen. Anschliessend wurden die Batterien unter denselben Bedingungen einem Alterungstest unterzogen. Je nach Formierungsverfahren lag die ermittelte Zyklenlebensdauer der Zellen bei rund 400 bis 1300 Zyklen.
Besonders auffällig waren Zellen, die beim ersten Ladezyklus mit hohen Strömen formiert wurden. Diese schnell formierten Zellen erreichten im Datensatz im Durchschnitt eine rund 50 Prozent längere Lebensdauer. Unter einzelnen Versuchsbedingungen stieg die Zyklenlebensdauer sogar um bis zu 70 Prozent.
