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pte20220707002 Forschung/Entwicklung, Technologie/Digitalisierung

Neue Akkus sind hitze- und kälteunempfindlich

Prototypen halten bei minus 40 Grad noch 87,5 Prozent Speicherkapazität


E-Autos: Akkuleistung wird besser (Foto: unsplash.com, Bob Osias)
E-Autos: Akkuleistung wird besser (Foto: unsplash.com, Bob Osias)

San Diego (pte002/07.07.2022/06:05) -

Forscher der University of California San Diego http://ucsd.edu haben Lithium-Ionen-Akkus entwickelt, die nicht nur große Energieladungen speichern können, sondern auch bei eisiger Kälte und glühender Hitze gut funktionieren. Möglich wird das mithilfe eines speziellen Elektrolyts - einer flüssigen Lösung, die aus Dibutylether und einem Lithiumsalz zusammengemixt wird. Erste Prototypen konnten bei minus 40 Grad Celsius noch 87,5 Prozent ihrer Speicherkapazität halten, bei plus 50 Grad Celsius waren es sogar 115,9 Prozent.

Vorteile für E-Autos

"Solche Batterien würden es elektronisch betriebenen Fahrzeugen in einer sehr kalten Umgebung ermöglichen, mit einer einzigen Akkuladung deutlich weiter zu kommen. Sie würden außerdem den Bedarf von Kühlsystemen reduzieren, die bei Autobatterien in besonders heißen Gegenden benötigt werden, um sie vor einer Überhitzung zu schützen", fasst Zheng Chen, Professor für Nanoengineering an der Jacobs School of Engineering der UC San Diego, die wesentlichen Vorteile seiner Erfindung zusammen.

Gerade auf höhere Temperaturen würden Lithium-Ionen-Akkus sehr empfindlich reagieren. "In E-Autos sind die Akkus typischerweise unten am Boden und sehr nahe an der Straße angebracht. Wenn sich diese aufheizt, schadet das der Akkuleistung noch zusätzlich", erklärt der Wissenschafter. Die Batterien würden sich ohnehin schon durch den Strom, der durch sie hindurchfließt, erwärmen. "Wenn sie mit dieser Hitze nicht klar kommen, kann ihre Leistung sehr stark abfallen", so der Experte.

Längerer Lebenszyklus

Die Batterien, die Chen und seine Kollegen entwickelt haben, sind hitze- und kälteunempfindlich. Verantwortlich dafür ist ein spezieller Elektrolytmix aus Dibutylether und einem Lithiumsalz. "Eine besondere Eigenschaft von Dibutylehter ist, dass seine Moleküle sich nur schwach an Lithium-Ionen binden. Diese schwache molekulare Bindung verbessert die Batterieleistung bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Außerdem verträgt Dibutylehter auch Hitze sehr gut, da er auch bei hohen Temperaturen flüssig bleibt", erläutert der Forscher.

Dank der verwendeten Mixtur hätten die neuartigen Batterien bei ersten Tests auch einen viel längeren Lebenszyklus aufgewiesen als etwa typische Lithium-Schwefel-Varianten, wie Chen ergänzt: "Unser Elektrolyt verbessert sowohl die Kathoden- als auch die Anodenseite, während eine hohe Leitfähigkeit und Grenzflächenstabilität gewährleistet wird."

(Ende)
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