Laserbasiertes Verfahren verbessert Ladefähigkeit von Batterien

Wie lässt sich die Schnell­lade­fähig­keit von Lithium-Ionen-Batterien verbessern, insbesondere um lästige Warte­zeiten an Lade­säulen für Elektro­autos zu verkürzen? Damit befassen sich zwei Forscher­teams am Laser-Appli­ka­tions-Zentrum und dem Institut für Material­forschung der Hoch­schule Aalen mit neun weiteren Kooperations­partnern im Rahmen des vom Bundes­ministerium für Wirtschaft mit etwa einer Million Euro geförderten Projekts „structur.e“. Nach knapp zwei Jahren ist jetzt Projekt-Halbzeit und die Teams legen bereits viel­ver­sprechende Ergebnisse vor. Die Forscher setzen unter anderem auf ein laser­basiertes Verfahren, das bereits zum Patent angemeldet wurde.

„Eine Batterie sollte möglichst klein sein und dennoch möglichst viel Energie speichern können“, erklären Max-Jonathan Kleefoot und Jens Sandherr. Presse man die Elektroden im Innern einer Batterie zusammen und verdichte diese, passe – vereinfacht gesagt – mehr elektrische Energie hinein. „Dann steht man aber schon vor der nächsten Heraus­forderung: Die Batterie enthält nun zwar mehr Energie auf einem kleineren Volumen, lässt sich aber dafür schlechter wieder aufladen.“

Kleefoot und Sandherr haben auf der Suche nach der Antwort eine ganze Reihe von Versuchen durchgeführt. „Wir haben mit dem Laser die Ober­flächen der Elektroden im Innern der Batterien aufgeraut und perforiert, um den Austausch der Lithium-Ionen zwischen den Elektroden beim Be- und Entladen zu verbessern“, erklärt Kleefoot. Unter­suchungen zur Schnell­lade­fähig­keit deuten darauf hin, dass die so bearbeiteten Batterien spürbar schneller geladen werden können.

„Die Ergebnisse sind äußerst viel­ver­sprechend“, zieht auch Volker Knoblauch eine positive Zwischen­bilanz. Er ist Projekt­leiter des Vorhabens. Ein weiterer positiver Neben­effekt, der sich durch die Laser­bearbeitung der Batterie­elektroden abzeichne, sei die Zeit­ersparnis bei nach­folgenden Prozess­schritten der Zell­herstellung, so Knoblauch. Mehr wollen die Forscher dazu allerdings noch nicht sagen – zu frisch sind diese Ergebnisse. Im weiteren Projekt­verlauf sollen die bislang über­wiegend an Labor­zellen erarbeiten Ergebnisse nun auf größere Zellen übertragen und so die nächsten Schritte zu einer möglichen Industria­li­sierung des Verfahrens gegangen werden. Das laser­basierte Verfahren wurde bereits zum Patent angemeldet.

HS Aalen / RK

Weitere Infos

• Institut für Materialforschung, Hochschule Aalen