Forschende entwickeln Schnellladen fürs Elektroauto

Wer erst am Morgen merkt, dass der Akku des Elektroautos niedrig ist, muss seine Abfahrtszeit im schlimmsten Fall um einige Stunden nach hinten verschieben. Diesem Problem will ein Team von Forschenden der University of Tennessee und des zum Department of Energy gehörigen Oak Ridge National Laboratory entgegenwirken. Das Team entdeckte ein Schlüsselmaterial, das für schnell ladende Lithium-Ionen-Batterien benötigt wird, wie das Oak Ridge National Laboratory mitteilt.

Die meisten Hybrid- und reinen Elektrofahrzeuge verwenden diesen Batterietyp. Denn Lithium-Ionen-Batterien bieten gegenüber herkömmlichen Bleisäurebatterien einige Vorteile: Sie speichern mehr Energie, lassen sich schneller wieder aufladen und halten länger. Wie es in der Mitteilung heisst, befindet sich die Technologie rund um Elektroauto-Batterien allerdings noch in der Entwicklung, "und es sind grundlegende Fortschritte erforderlich, um Kosten zu senken sowie Reichweite und Ladezeit von Batterien für Elektrofahrzeuge zu verbessern".

Graphit als Hindernis für schnelles Laden

Das Forschungsteam entwickelte ein neuartiges Batterieanodenmaterial. Es handelt sich dabei um eine Verbindung aus Molybdän-Wolfram-Niobat (MWNO) mit schneller Wiederaufladbarkeit und hohem Wirkungsgrad. Laut dem Oak Ridge National Laboratory könnte das Material möglicherweise Graphit in kommerziellen Batterien ersetzen.

Graphit sei seit Jahrzehnten das beste Material für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterie-Anoden. In Batterien sind zwei feste Elektroden - eine positiv geladene Kathode und eine negativ geladene Anode - durch eine Elektrolytlösung und einen Separator verbunden. In Lithium-Ionen-Batterien bewegen sich Lithium-Ionen zwischen Kathode und Anode hin und her, um Energie zu speichern und freizusetzen. Das Problem mit Graphit bestehe darin, dass sich die Elektrolyte während des Ladevorgangs zersetzen und eine Ablagerung auf der Anodenoberfläche bilden. Diese Ablagerungen verlangsamen die Bewegung der Lithium-Ionen und können die Stabilität und Leistung der Batterie beeinträchtigen.

Höchstens 15 Minuten Ladezeit

"Aufgrund dieser langsamen Lithium-Ionen-Bewegung werden Graphitanoden als Hindernis für extrem schnelles Laden angesehen. Wir suchen nach neuen, kostengünstigen Materialien, die Graphit übertreffen können", sagt Runming Tao, ORNL-Postdoktorand und Erstautor. Das von den Forschenden entwickelte Material arbeitet mit einer höheren Spannung als Graphit und neigt nicht zur Bildung der sogenannten Passivierungsschicht. Seine aussergewöhnliche Kapazität und schnelle Ladegeschwindigkeit in Verbindung mit einer skalierbaren Synthesemethode machen es zu einem attraktiven Kandidaten für zukünftige Batteriematerialien, wie es weiter heisst.

Das Ziel des Forschenden-Teams für schnelles Laden von Elektrofahrzeugen ist eine Ladezeit von 15 Minuten oder weniger. Somit könnten Elektrofahrzeuge mit der Tankzeit von Benzin- und Dieselfahrzeugen konkurrieren.

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