Jeder kennt es: Wenn man das brandneue Smartphone gerade erst aus der Verpackung geholt hat, strotzt es geradezu vor Akkuleistung. Kein Vergleich zur alten Möhre, mit der man sich vorher herumquälen musste. Doch nach einigen Monaten sinkt die Laufzeit schon merklich. Und spätestens nach zwei, drei Jahren geht dem Gerät auch schon mal mittags der Saft aus. Bei allen anderen Lithium-Ionen-Akkus ist der gleiche Effekt zu beobachten. Aber warum ist das so? Genau das wollen Wissenschaftler nun endlich herausbekommen haben.
In einer aktuellen Studie des US-Energieministeriums, die gerade im etablierten "Journal of The Electrochemical Society" erschienen ist, erklären die Forscher erstmals, wie der Kapazitätsverlust chemisch abläuft. Demnach liegt das Problem im Aufbau aktueller Lithium-Ionen-Batterien. Die basieren auf dem Prinzip, dass Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode hin- und herwandern. Der Transport läuft über bestimmte Metalle, die durch die Lithium-Ionen ihren Oxidations-Status ändern. Und genau hierin liegt das Problem.
Die Batterie löst sich auf
Denn einige der Metall-Ionen, vor allem Mangan, werden bei dem Prozess aus der Kathode gelöst und landen in der Anode der Batterie. Dort interagieren sie mit einem Teil des Akkus der als Solid-Electrolyte-Interphase bezeichnet wird. Einige der Moleküle lösen sich dabei in ihre Bestandteile auf - wobei Lithium-Ionen "gefangen" werden, so die Forscher. Und weil sich im Laufe der Zeit auf diese Weise immer mehr Lithium-Ionen als Energieträger verschwinden, sinkt die Leistungsfähigkeit der Batterie.
Leider bedeutet die Entdeckung aber nicht, dass nun sofort unendlich haltbare Akkus gebaut werden können. "Jetzt, wo wir den Mechanismus hinter den gefangenen Lithium-Ionen und dem Kapazitätsverlust verstehen, können wir daran arbeiten, das Problem zu beheben", erklärte Forscher Daniel Abraham. Ob man schon eine konkrete Idee dafür hat, verriet er aber nicht.
Vielleicht sollte man also lieber auf einen der vielen alternativen Ansätze hoffen. In den letzten Jahren waren zahlreiche Konzepte für neue Akkus entwickelt worden, die nicht nur haltbarer sein könnten, sondern dabei auch noch die Kapazität drastisch erweitern. Der Erfinder des Lithium-Ionen-Akkus, John Goodenough, hatte etwa vor einigen Wochen einen möglichen Nachfolger seiner Erfindung vorgestellt - im stolzen Alter von 94 Jahren. Mehr dazu lesen Sie in diesem Artikel.
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