Laserbasiertes Verfahren verbessert Ladefähigkeit von Batterien
Aufgeraute und perforierte Oberflächen erleichtern Austausch der Lithium-Ionen zwischen den Elektroden.
Wie lässt sich die Schnellladefähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien verbessern, insbesondere um lästige Wartezeiten an Ladesäulen für Elektroautos zu verkürzen? Damit befassen sich zwei Forscherteams am Laser-Applikations-Zentrum und dem Institut für Materialforschung der Hochschule Aalen mit neun weiteren Kooperationspartnern im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft mit etwa einer Million Euro geförderten Projekts „structur.e“. Nach knapp zwei Jahren ist jetzt Projekt-Halbzeit und die Teams legen bereits vielversprechende Ergebnisse vor. Die Forscher setzen unter anderem auf ein laserbasiertes Verfahren, das bereits zum Patent angemeldet wurde.
„Eine Batterie sollte möglichst klein sein und dennoch möglichst viel Energie speichern können“, erklären Max-Jonathan Kleefoot und Jens Sandherr. Presse man die Elektroden im Innern einer Batterie zusammen und verdichte diese, passe – vereinfacht gesagt – mehr elektrische Energie hinein. „Dann steht man aber schon vor der nächsten Herausforderung: Die Batterie enthält nun zwar mehr Energie auf einem kleineren Volumen, lässt sich aber dafür schlechter wieder aufladen.“
Kleefoot und Sandherr haben auf der Suche nach der Antwort eine ganze Reihe von Versuchen durchgeführt. „Wir haben mit dem Laser die Oberflächen der Elektroden im Innern der Batterien aufgeraut und perforiert, um den Austausch der Lithium-Ionen zwischen den Elektroden beim Be- und Entladen zu verbessern“, erklärt Kleefoot. Untersuchungen zur Schnellladefähigkeit deuten darauf hin, dass die so bearbeiteten Batterien spürbar schneller geladen werden können.
„Die Ergebnisse sind äußerst vielversprechend“, zieht auch Volker Knoblauch eine positive Zwischenbilanz. Er ist Projektleiter des Vorhabens. Ein weiterer positiver Nebeneffekt, der sich durch die Laserbearbeitung der Batterieelektroden abzeichne, sei die Zeitersparnis bei nachfolgenden Prozessschritten der Zellherstellung, so Knoblauch. Mehr wollen die Forscher dazu allerdings noch nicht sagen – zu frisch sind diese Ergebnisse. Im weiteren Projektverlauf sollen die bislang überwiegend an Laborzellen erarbeiten Ergebnisse nun auf größere Zellen übertragen und so die nächsten Schritte zu einer möglichen Industrialisierung des Verfahrens gegangen werden. Das laserbasierte Verfahren wurde bereits zum Patent angemeldet.
HS Aalen / RK
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