Neben dem Motor ist der Akku das Herzstück eines jeden Elektrovelos. Der Stromspeicher ist massgeblich dafür verantwortlich, wie weit man mit einem E-Bike kommt. Der Akku ist aber auch einer der Schwachpunkte. Aktuelle Lithiumionen-Akkus haben eine beschränkte Lebensdauer. Nach einigen Jahren müssen sie ersetzt werden, weil sie nicht mehr genügend Leistung erbringen.
(E-Bike-)Akku: 50 Prozent mehr Lebensdauer
Mit einem simplen Trick könnte sich die Lebensdauer von Lithiumionen-Akkus aber um bis zu 50 Prozent verlängern lassen. Ein Team von Forschenden der Stanford-Universität hat herausgefunden, dass schnelles Laden des Stromspeichers bei hoher Stromstärke und Temperatur die Lebensdauer markant erhöhen kann. Wichtig zu betonen ist, dass die Wissenschaftler nicht das Laden zu Hause, sondern jenes bei der Akku-Herstellung untersucht haben.
Erstladung ist entscheidend
Laut den Forschenden bestimmt die allererste Ladung eines Lithiumionen-Akkus, wie gut und wie lange er von da an funktioniert wird – und wie viele Lade- und Entladezyklen der Akku verkraften kann, bevor er Schaden nimmt. Die Hersteller laden neue Akkus in der Regel zum ersten Mal mit niedriger Spannung auf. Denn die gängige Lehrmeinung besagt, dass dies für Lithiumionen-Akkus am schonendsten ist.
Laut dem Forscherteam ist dieser Prozess aber zeitaufwendig, teuer und führt nicht zwingend zu einem optimalen Resultat. Vielmehr bestätigten die Experimente, dass das Laden eines Akkus mit hoher Spannung die Lebensdauer der Batterie um 50 Prozent erhöhe und gleichzeitig die Erstladezeit von 10 Stunden auf nur 20 Minuten reduziert werden könne.
Neues Verfahren
In einem Beitrag auf der Stanford-Website wird der Ansatz der Forschenden wie folgt erklärt: «Wenn eine neue Lithium-Ionen-Batterie im Werk mit hoher Spannung aufgeladen wird, geht ihr Lithiumvorrat erheblich zur Neige, aber die Lebensdauer wird verlängert. Das verlorene Lithium wird in der Regel zur Bildung einer Schutzschicht (SEI) auf der negativen Elektrode verwendet. Unter Schnellladebedingungen werden jedoch auch Lithiumionen bei Nebenreaktionen an der negativen Elektrode verbraucht. Dies schafft zusätzlichen Raum in beiden Elektroden und trägt zur Verbesserung der Batterieleistung und -lebensdauer bei».
Maschinelles Lernen
Die Wissenschaftler setzten für ihre Experimente auch maschinelles Lernen ein. Im Lauf der Untersuchung hätten sich Stromstärke und Temperatur als entscheidende Faktoren herauskristallisiert. Der Bericht wurde in der Fachpublikation Joule veröffentlicht.
