Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien wird durch komplexe Alterungsprozesse begrenzt, deren Ursachen oft schwer voneinander zu unterscheiden sind. Forschende der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) konnten zeigen, dass die Verteilung von zwei Lithium-Isotopen in den Zellen wie ein „Fingerabdruck“ direkt mit den Degradationsprozessen zusammenhängt. Dieser Zusammenhang eröffnet neue Möglichkeiten, Alterungsmechanismen besser zu verstehen und Batterien gezielter zu optimieren.
Lithium-Ionen-Batterien verlieren durch Lade- und Entladezyklen kontinuierlich an Kapazität und Leistungsfähigkeit. Ursache sind verschiedene, teilweise gleichzeitig ablaufende Alterungsprozesse, die sich bislang nur schwer eindeutig voneinander unterscheiden lassen. Ein Forschungsteam um Carlos Abad und Beatrice Battistella untersuchte deshalb die Isotopenverteilung als diagnostisches Merkmal. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift ACS Energy Letters veröffentlicht.
Der Ansatz könnte künftig ermöglichen, Alterungsprozesse bereits anhand der Veränderungen der Lithium-Isotope zu verfolgen, bevor sie sich ausschließlich über einen messbaren Kapazitätsverlust bemerkbar machen. Damit soll sich genauer bestimmen lassen, welche Mechanismen zur Degradation beitragen. Die Erkenntnisse können dazu beitragen, Batteriezellen gezielter zu optimieren und ihre verbleibende Lebensdauer präziser vorherzusagen. (oe)
