Chemische Injektionen helfen, alte Batterien wiederzubeleben.

Japanische Wissenschaftler haben eine Methode entwickelt, die die ursprüngliche Kapazität von Batterien, deren Leistung durch viele Lade-Entlade-Zyklen abgenommen hat, signifikant wiederherstellt.

Lithiumbatterien für Elektroautos. Foto: South_agency/iStock — Lithiumbatterien für Elektroautos. Foto: *South_agency/iStock*

Lithium-Ionen-Akkus sind derzeit die am weitesten verbreiteten Akkus und versorgen Alltagsgeräte wie Elektroautos, Laptops und Smartphones mit Strom. Mit der Zeit verlieren sie jedoch allmählich ihre Speicherkapazität und werden dadurch weniger effizient und zuverlässig. Dies liegt daran, dass sie die Ladungsträger, die Ionen, verlieren, welche die Energie im Akku speichern und freisetzen.

Ein Expertenteam im zentralen Forschungs- und Entwicklungslabor von Toyota in Japan hat eine Methode entwickelt, um diese Ionen wieder aufzufüllen und die ursprüngliche Kapazität der Batterie deutlich zu erhöhen, berichtete Interesting Engineering am 10. März. Die neue Studie wurde in der Fachzeitschrift Joule veröffentlicht.

Konkret injizierten sie eine spezielle Substanz, ein sogenanntes Regenerationsmittel, in die Batterie. Diese Substanz löst eine chemische Reaktion aus, die zusätzliche Elektronen und Lithiumionen erzeugt. Dabei handelt es sich um zwei Arten geladener Teilchen, die der Batterie helfen, Energie zu speichern. Durch die Zugabe dieser Teilchen konnte das Forschungsteam den Alterungsprozess der Batterie umkehren und 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität wiederherstellen. Die wiederhergestellte Batterie kann ihre Leistung über 100 Lade-Entlade-Zyklen aufrechterhalten.

Das Forschungsteam testete die neue Methode an verschiedenen Batterietypen, sowohl großen als auch kleinen, darunter auch Autobatterien. „Die Wirksamkeit wurde nicht nur mit kleinen Batterien im Labor, sondern auch mit großen Autobatterien nachgewiesen“, sagte Nobuhiro Ogihara, der leitende Wissenschaftler der Studie.

Das neue Verfahren könnte die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus verlängern und deren Wiederverwendung in Elektrofahrzeugen oder anderen Geräten ermöglichen, anstatt sie zu entsorgen oder aufwendigen Demontage- und Recyclingprozessen zu unterziehen. Dies spart Kosten und Ressourcen und schont gleichzeitig die Umwelt, da Lithium-Ionen-Akkus seltene Erden wie Kobalt und Nickel enthalten, die häufig auf nicht nachhaltige Weise abgebaut werden.

Das neue Verfahren eignet sich jedoch nicht für alle Arten von geschädigten Batterien; es ist nur bei Batterien wirksam, die durch wiederholte Lade-Entlade-Zyklen Ionen verloren haben, nicht aber bei Batterien mit strukturellen Schäden oder anderen Formen der Degradation. Darüber hinaus ist ein präzises Diagnoseverfahren erforderlich, um den Zustand der Batterie zu bestimmen und festzustellen, ob sie für die chemische Injektion geeignet ist.

Laut Jacqueline Edge, Expertin für Batteriealterung am Imperial College London, sind Langzeitstudien erforderlich, um die potenziellen Nebenwirkungen und die Sicherheit des Einbringens von Chemikalien in Batterien besser zu verstehen. Das Forschungsteam hat eine Patentanmeldung für das neue Verfahren eingereicht und damit das Interesse und die finanzielle Unterstützung mehrerer Unternehmen und Regierungsbehörden geweckt.

Thu Thao (Laut Interesting Engineering )

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