Dass das derzeitige kommerzielle Schnellladen für den Akkus eines Elektroautos schädlich sein kann, ist bekannt. Diesen Umstand haben Forscher der Riverside University of California unter die Lupe genommen – und dabei gleich eine Lösung für das Problem entwickelt.
Hohe Temperaturen und Widerstände beim Ladevorgang führen zum rasanten Kapazitätsverlust und Schäden an den Akkus. Ein adaptives System mit einem neuen Algorithmus der Forscher verspricht in Zukunft ein schonenderes Schnellladen.
Steigender Widerstand führt zum Heizlaufen
Niemand will unterwegs stundenlang warten, während das E-Auto auflädt. Nicht zuletzt deshalb gibt es an Autobahnen Schnellladestationen. Doch die genutzte Technologie ist der im Journal »Energy Storage« veröffentlichten Studie zufolge Gift für die Akkus. „Dieses Schnellladen wirkt sich negativ auf die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus aus, aufgrund einer Steigerung des internen Widerstands der Akkus, die zu Hitzeentwicklung führt“, erklärt der UCR-Doktorand Tanner Zerrin. Er war Teil des Teams, das genau das mithilfe von Panasonic-Akkumodulen (NCR 18650B), wie sie in Tesla-Fahrzeugen stecken, getestet hat.
Batterien im Vorher-Nachher-Vergleich. (Bild: Ozkan Lab/UCR)
Nach nur 40 Schnellladezyklen mit der derzeitig kommerziell genutzten Technologie ist die Akkukapazität laut Studie auf 60 Prozent gefallen. Das sind weit weniger als die üblicherweise als Untergrenze für den sinnvollen Einsatz gehandelten 80 Prozent. Nach 60 Zyklen sind Gehäuse gesprungen, sodass das Innere des Akkus mit Luft in Berührung kommt. Beim Laden haben sich Akkus auf 60 Grad Celsius erwärmt, was die Schäden mitbedingt und selbst problematisch ist. „Kapazitätsverlust, interne chemische sowie mechanische Schäden und die große Hitze sind große Sicherheitsprobleme“, sagt Mihri Ozkan, Professorin für Elektrotechnik und Informatik.
Abhilfe per Algorithmus
Das Forschungsteam hat einen Algorithmus entwickelt, mit dem Schnellladevorgänge akkuschonender werden. Ihr System setzt darauf, beim Laden den internen Widerstand im Akku zu beobachten und darauf so zu reagieren, dass ein starkes Heißlaufen vermieden wird. Damit lag die Restkapazität von Testmodulen nach 40 Schnellladezyklen auch tatsächlich noch im Bereich von 80 Prozent. Zudem konnten Schäden am Gehäuse vermieden werden. Das Team ist überzeugt, dass sein zum Patent angemeldeter Algorithmus ein schonenderes, sichereres Schnellladen für Elektroautos ermöglicht.
Quelle: Pressetext; University of California, Riverside