Fatale Ablagerungen: Lithium-Ionen Akkus sind ziemlich robust, aber manchmal lässt ihre Leistung stark nach, im schlimmsten Fall sorgt ein Störeffekt sogar für eine Entzündung der Batterie. Grund dafür sind Ablagerungen von metallischem Lithium im Inneren. Wann diese entstehen und warum, haben deutsche Forscher jetzt herausgefunden – indem sie mit Hilfe von Neutronenstrahlen in die ladende Batterie hineinblickten.
Mobiltelefone, Digitalkameras, Camcorder, Notebooks: Sie alle werden mithilfe von Lithium-Ionen-Akkus betrieben. Diese zeichnen sich durch ihre hohe Energiedichte aus, sind aber trotzdem nicht zu schwer oder zu groß für die tragbaren Geräte. „Ein Lithium-Ionen-Akku kann das Drei- bis Vierfache an Energie speichern im Vergleich zu einem gleich großen Nickel-Cadmium-Akku“, erklärt Ralph Gilles von der Technischen Universität München (TUM). Auch Temperaturschwankungen und längere Lagerung stellen für die Lithium-Ionen-Batterien kein Problem dar.
Aufgrund dieser Vorteile gelten Lithium-Ionen-Akkus auch als Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität. In nicht allzu ferner Zukunft sollen die Elektrofahrzeuge mit Kraftstoff-betankten Transportmitteln mithalten können – auch was die Reichweite betrifft. Dazu sind leistungsfähige, sichere und schnell aufladbare Akkus notwendig.
Ablagerung von Metall statt Ionen
Ein bereits bekanntes, aber bisher nicht im Detail untersuchtes Phänomen steht diesem Ziel im Weg: die Ablagerung von metallischem Lithium, das sogenannte Lithium-Plating. Dieses kann vorkommen, wenn einige Lithium-Ionen beim Laden zwar wie gewünscht zur aus Graphit bestehenden Anode wandern, sich dort aber in metallisches Lithium umwandeln. Dieses lagert sich auf der Anode ab und blockiert dadurch Teile ihrer Oberfläche. Die Leistungsfähigkeit der Batterie wird dadurch vermindert. In extremen Fällen kann es sogar zu einem Kurzschluss und einem Brand kommen.
