Neuer Ladealgorithmus verdoppelt die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit eine der praktischsten und effektivsten Technologien zur Speicherung und zum Transport elektrischer Energie. Während ihre Grenzen allmählich sichtbar werden, suchen Wissenschaftler nach alternativen Materialien und Energiespeicherlösungen. Forscher behaupten nun, sie könnten die Langzeitleistung von Lithium-Ionen-Batterien deutlich verbessern.

Herkömmliche Lademethoden nutzen eine externe Konstantstromquelle (CC). Eine Analyse von mit CC geladenen Batterieproben ergab eine deutliche Zunahme der Dicke der Festelektrolytgrenzfläche (SEI) an der Anode. Darüber hinaus wurden weitere Risse in den NMC532- und Graphitelektrodenstrukturen gefunden, was zu einem erheblichen Kapazitätsverlust der Lithium-Ionen-Batterie führte.

Um dieses Problem anzugehen, haben Forscher ein Ladeprotokoll entwickelt, das auf Impulsstrom (PC) basiert. Nach dem Laden der Batterie mit dem neuen PC-Protokoll stellte das Forschungsteam fest, dass die SEI-Schnittstelle viel dünner geworden war und es weniger strukturelle Veränderungen im Elektrodenmaterial gab. PC-Laden fördert a"gleichmäßige Verteilung"von Lithiumionen in Graphit, wodurch mechanische Spannungen und Risse in Graphitpartikeln reduziert werden. Das Schema hemmt auch den strukturellen Abbau der NMC532-Kathode. Tests haben gezeigt, dass hochfrequente Impulseffekte des Rechteckstroms am effektivsten sind. Das Laden am PC kann die Lebensdauer handelsüblicher Lithium-Ionen-Akkus verdoppeln, mit einer Kapazitätserhaltungsrate von bis zu 80 %.

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