Kältebeständige Lithium-Ionen-Akkus: Wird Ihr Telefon in den „Winterschlaf“ gehen?

China Science and Technology News Network, 30. Dezember (Xu Qiqi) Sind Sie schon einmal in eine solche Situation geraten? Wenn Sie im Winter mit einem voll aufgeladenen Mobiltelefon unterwegs sind, ist der Akku nach kurzer Zeit leer. Dies liegt daran, dass sich die chemische Aktivität von Lithiumbatterien in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen verschlechtert und die Menge an Elektrizität, die effektiv genutzt werden kann, geringer ist als in Umgebungen mit normalen Temperaturen.

Kürzlich hat ein Forschungsteam aus Wissenschaftlern der Universität Tianjin, der Jiaotong-Universität Peking und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine Methode entdeckt, mit der Lithium-Ionen-Batterien auch in extrem kalten Umgebungen stabil funktionieren. Sie sind selbst bei -35°C noch ladbar und können beim Entladevorgang nahezu 100% der Akkuleistung freisetzen.

Eine Lithiumbatterie ist eine Sekundärbatterie, deren Funktion hauptsächlich auf der Bewegung von Lithiumionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode beruht. Eine Sekundärbatterie ist eine wiederaufladbare Batterie, auch Akkumulator genannt. Die Hauptmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien sind positive Elektrode, negative Elektrode, Separator und Elektrolyt, außerdem Aluminiumfolie, Kupferfolie, Aluminium-Kunststoff-Folie und so weiter.

Lithium-Ionen-Batterien haben die Vorteile von geringem Gewicht, hoher Spannung, hoher spezifischer Energie, schneller Aufladung, geringer Selbstentladung, langer Lebensdauer und guter Sicherheitsleistung. Derzeit werden Lithium-Ionen-Batterien hauptsächlich in elektronischen Produkten, Elektrofahrzeugen und der Luft- und Raumfahrtelektronik verwendet.

Gleichzeitig weisen Lithium-Ionen-Batterien auch Probleme auf, wie z. B. Unverträglichkeit gegenüber Überladung, Unverträglichkeit gegenüber Tiefentladung, mögliche Kurzschlüsse und Kapazitätsabfall aufgrund von Temperatur und anderen Gründen. Wissenschaftler arbeiten an Lithium-Ionen-Akkus, die schneller laden, kältebeständiger, hitzeresistenter und leistungsfähiger sind.

Um die Leistung von Batterien bei extremer Kälte zu verbessern, ersetzten Wissenschaftler die Graphitanode in Lithium-Ionen-Batterien durch ein kobalthaltiges Zeolith-Imidazolat-Gerüst, was die Leistung der Batterien verbesserte. Tests ergaben, dass die Anode mit ersetzten Materialien auch bei einer Temperatur von -20°C stabil geladen und entladen werden kann. Bei Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt kann die Speicherkapazität der Batterie 85,9 % der Speicherkapazität bei normaler Raumtemperatur erreichen. Selbst bei Temperaturen von bis zu -35 °C kann die Batterieanode geladen und nahezu 100 % der Batteriekapazität freigesetzt werden.