Markus Wimmer

Mehr Batterieladezyklen durch neue Zellchemie

Wie Chemie unsere Akkus verbessert. Wie Chemie unsere Akkus verbessert.

Lithium-Ionen Akkus gehören zu den Energiezellen mit der längsten Lebensdauer. Bis zu 5.000 Ladezyklen sind möglich, bevor die Batterie ausgetauscht werden muss. In manchen Bereichen ist allerdings auch das nicht gut genug.

Der Konzern Siemens beispielsweise nutzt Lithium-Ionen Akkus als Großspeicher für Stromnetze. Unwirtschaftliches Austauschen der Energiezellen war hier an der Tagesordnung. Nun schafften es die Siemens-Experten jedoch, durch eine Modifikation des chemischen Systems die Lebensdauer auf 20.000 Ladezyklen zu steigern.

Lithiumtitanat statt Grafit – Lithium­eisenphosphat statt Lithiummetalloxid

Die Anode und die Kathode innerhalb der Lithium-Ionen Zelle sind zwei Komponenten, ohne die keine Energieproduktion und Speicherung möglich wäre – zwischen Ihnen fließt die Ladung hin und her, damit die Zelle Strom liefern kann. Doch das Material ist spätestens nach 5.000 Ladezyklen ermüdet, sodass der Akku ausgetauscht werden muss:

  • Bisher bestand die Anode aus Grafit und die Kathode aus Lithiummetalloxid.
  • Die Siemensforscher tauschen das Grafit mit Lithiumtitanat und das Lithiummetalloxid mit Lithiumeisenphosphat.
  • Die Folge: Die Zelle übersteht bis zu 20.000 Ladezyklen (im Vergleich zur herkömmlichen Lithium-Ionen Zelle als das Vierfache) ohne Probleme.

Im Zusammenspiel mit einigen weiteren kleinen Optimierungen ist dem Forscherteam ein echter Durchbruch gelungen, der nun noch in der Praxis getestet werden muss – genau dafür entwickelte man einen Demonstrator, der die möglichen Szenarien durchspielen lässt.

Siemens geht noch weiter und stellt das Verhalten von Batteriesystemen nach

Um zu analysieren, wie die neue Super-Zelle in der Praxis eingesetzt werden kann, sind umfangreiche Tests notwendig. Vorher müssen die Forscher jedoch verstehen, warum sich das System so verhält, wie es sich verhält – sowohl auf mechanischer als auch thermischer Ebene.

2014 war es dann soweit: Es ist den schlauen Köpfen gelungen, den gesamten Vorgang mathematisch abzubilden. Die Erkenntnisse, die daraus gewonnen werden, ermöglichen den Ingenieuren beispielsweise zu erkennen, wie sich die Leistung und der Energieinhalt in verschiedenen Situationen verhält, um den Einsatz zu optimieren.

Mit den neuen Erkenntnissen und mathematischen Systemen der Siemens-Forscher könnte die neue Batterie mit optimierter Zellchemie den Markt revolutionieren – die Änderungen sind zwar hauptsächlich für den gewerblichen Betrieb interessant, das macht die Entdeckung jedoch nicht weniger beeindruckend. Erste Praxistests werden zeigen, wie sich das neue System im Alltag schlägt.

Markus Wimmer
Über Markus Wimmer
Neben meinem Studium der Elektro-Technik schreibe ich hier auf GearCampaign.org über Neuigkeiten und Wissenswertes aus dem Bereich der Akkutechnologie.