04.11.2019

Neuer Akku lädt Elektroautos in nur 10 Minuten auf

Eines der großen Hindernisse für die Elektromobilität sind die langen Ladezeiten. Eine neue Art Akku verkürzt diese rasant.

 

Während einer Kaffeepause aufladen – das verspricht die technische Innovation von Xiao-Guang Yang und seinem Team von der Pennsylvania State University, die sie in Joule vorstellen: Innerhalb von nur zehn Minuten lässt sich ihr neu entwickelter Lithiumakku wieder voller Strom speisen und gleichzeitig eine Reichweite der Batterie von 480 Kilometern erreichen. Damit wären diese Akkus deutlich schneller »voll« als beispielsweise mit Teslas »Supercharger«, bei dem es nach Angaben der Firma immerhin noch 45 bis 50 Minuten dauert.


Yang und Co erreichen dies durch veränderte Graphit-Anoden der Akkus. Die Entwickler überzogen sie mit einem dünnen Nickelfilm: Der unterbindet, dass sich Lithiumionen während des schnellen Ladens darauf abscheiden – das bislang größte ungelöste Problem dieses Vorgangs. Die Akkus vertragen pro Zeiteinheit nur eine bestimmte Ladeleistung; wird sie überschritten, kommt es zu dem schädlichen Prozess. Die für das Schnellladen notwendigen 400 Kilowatt liegen deutlich über diesem Schwellenwert.

 

Durch die flächigen Lithiumablagerungen wird jedoch nicht nur die Ladekapazität langfristig reduziert, es kommt auch zu einer starken Hitzeentwicklung, die zu Kurzschlüssen und Batteriebränden führen kann. Erhitzt man den Akku aber schnell und kurzzeitig auf 60 Grad Celsius, bleibt dieser Vorgang aus, und man kann die 400 Kilowatt anlegen. Wird der Strom an diesen Akkus angelegt, fließt er zuerst nur durch die Nickelfolie. Sie heizt sich stark auf und erwärmt den Akku in weniger als einer Minute auf 60 Grad Celsius. Ist er dann heiß genug, wird der Nickelschaltkreis getrennt: Der Ladestrom geht nun komplett zum Laden in die Batterie. Wenn der Akku voll ist, sinkt seine Temperatur rasch wieder auf Raumtemperatur ab und bleibt auch während der Nutzung kühl, was ebenfalls Schäden minimiert.

 

In Tests verlor der neuartige Akku während der ersten 1700 Ladezyklen nur ein Fünftel seiner Kapazität. Ohne den Nickelschutz wäre er dagegen schon nach 60 Schnellladezyklen kaputt. Insgesamt erreichte die Batterie damit eine Reichweite von bis zu 480 Kilometern, bevor sie wieder an das Ladekabel musste. Preislich wäre die Innovation nach Angaben der Autoren überschaubar: Sie macht die Akkus lediglich um ein halbes Prozent teurer. Im Gegensatz entfielen Kosten für die Abkühlung, wie sie jetzt nötig wären.

 

Quelle: Daniel Lingenhöhl für Spektrum der Wissenschaft

Foto: pgottschalk, Pixabay

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