Elektroautos erfreuen sich immer größerer Beliebtheit, doch viele haben Probleme mit einer Leistungseinbuße bei kaltem Wetter. Sinken die Temperaturen, verlangsamt sich der Ladevorgang und auch die Reichweite verringert sich drastisch. Forscher der University of Michigan und Arbor Battery Innovations haben eine vielversprechende Lösung gefunden, die diese Probleme lindern könnte. Sie entwickelten eine experimentelle Lithium-Ionen-Batterie, die bei Minustemperaturen gut funktioniert und ein schnelles Aufladen und eine zuverlässige Reichweite ermöglicht.
Die entscheidende Neuerung ist eine spezielle „3D-Elektrodenarchitektur“, die dazu beiträgt, dass die Batterie extreme Kälte besser verkraftet. Typischerweise verlangsamen sehr niedrige Temperaturen die Bewegung der Elektronen in Elektrofahrzeugbatterien, was zu längeren Ladezeiten und kürzeren Fahrstrecken führt.
Um dieses Problem anzugehen, konzentrierten sich die Forscher auf die Anode, wo Lithiumionen während des Ladevorgangs gespeichert werden. Sie verwendeten Laser, um den Graphit in der Anode zu verändern und so Wege zu schaffen, die es Lithiumionen ermöglichen, sich schneller zu bewegen und abzulagern. Dies beschleunigte zwar den Ladevorgang, brachte aber auch eine neue Herausforderung mit sich: die Lithium-Plattierung. Dies geschieht, wenn sich Lithium auf der Oberfläche der Anode ansammelt, anstatt absorbiert zu werden, was die Leistung und Sicherheit der Batterie beeinträchtigen kann.
Das Forschungsteam löste das Beschichtungsproblem, indem es eine sehr dünne Schicht, etwa 20 Nanometer dick, auf die Batterie aufbrachte. Diese Beschichtung aus Lithiumboratcarbonat verhindert die Plattierung durch Lithium. Dadurch kann der Akku mit einer Geschwindigkeit von 6 °C schnell aufgeladen werden, sodass er selbst bei -10 °C (14 °F) in nur 10 Minuten vollständig aufgeladen werden kann. Die Forscher fanden heraus, dass die Leistung des Akkus auch nach 100 Ladezyklen unter diesen kalten Bedingungen stark blieb.
Neil Dasgupta, Professor für Maschinenbau an der University of Michigan und Mitautor der Studie, erklärte, dass diese neue Technologie ohne größere Änderungen in aktuelle Batterieherstellungsprozesse integriert werden könne.
Moderne Elektroautos nutzen bereits eine Batterievorkonditionierung und Wärmepumpen, um bei kaltem Wetter zu helfen. Allerdings funktionieren diese Methoden nicht immer perfekt und viele Besitzer von Elektrofahrzeugen bemerken bei sehr kaltem Wetter einen Rückgang der Reichweite. Wenn diese neue Batterietechnologie erfolgreich für Elektrofahrzeuge produziert werden kann, könnte sie potenziellen Käufern helfen, insbesondere in Gebieten mit strengen Winterbedingungen.
