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Batterieforschung

»Lithium-Plating« in Echtzeit beobachten

5. September 2014, 10:35 Uhr | Andrea Gillhuber

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

»Lithium-Plating« in Echtzeit überwachen – Erste Ergebnisse

Bisher konnte der Mechanismus des »Lithium-Plating« nicht sozusagen in Echtzeit überwacht werden: Wurde die Batterie geöffnet, zeigte sich eine Momentaufnahme des Zustands. Allerdings ändert sich die Menge des angelagerten metallischen Lithiums dauernd. Den Wissenschaftlern Dr. Veronika Zinth von der Forschungs-Neutronenquelle FRM II und Christian von Lüder vom Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik ist es nun gelungen, mit Hilfe von Neutronenstrahlen die Prozesse in der Batterie live zu beobachten, ohne diese aufzuschneiden.

Erste Ergebnisse

Die ersten Messungen haben die Wissenschaftler der TUM bereits durchgeführt. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass sich umso mehr metallisches Lithium bildet, je schneller der Ladevorgang von statten geht. Die Messung, die zu dem Resultat führte, wurde bei -20 °C durchgeführt und zeigt weiter, dass bis zu 19 Prozent der in der Regel am Lade- und Entladeprozess beteiligten Lithium-Ionen als metallisches Lithium vorliegen.

Interessant ist auch, dass nach einer 20-stündigen Pause nach dem schnellen Ladevorgang wieder ein Teil des metallischen Lithiums wieder mit dem Graphit reagiert. Die Lithium-Ionen lagern sich wieder in die Graphit-Schicht ein. Es handelt sich sozusagen um einen nachträglichen, langsamen Ladungsprozess. Zu beachten ist jedoch, dass nur ein Teil des Lithium-Platings reversible ist.

Die Messungen haben zudem gezeigt, dass niedrige Temperaturen die Bildung von metallischem Lithium begünstigen.

Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass ihre Ergebnisse dabei helfen könnten, herauszufinden, wie sich das Phänomen »Lithium-Plating« vermeiden lässt. Sie hoffen auch auf eine Antwort auf die Frage, wie schnell geladen werden kann, bevor »Lithium-Plating« einsetzt. Dazu werden sie weitere Experimente machen.