In einer bedeutenden Entwicklung im Bereich der Materialforschung haben Wissenschaftler herausgefunden, dass der Verlust von Lithium während des Ladevorgangs die Kapazität und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien erheblich beeinträchtigt. Jüngste Forschungen, geleitet von Prof. Dr. Tong Li von der Ruhr-Universität Bochum sowie Prof. Dr. Dominic Bresser am Helmholtz Institut Ulm und am Karlsruhe Institut für Technologie, haben diese Hypothese eingehend geprüft. Die Ergebnisse wurden am 10. Juli 2026 in der renommierten Fachzeitschrift Advanced Energy Materials veröffentlicht, wie news.rub.de berichtet.

Durch den Einsatz von Atomsondentomografie konnten die Forscher nachweisen, dass Lithium-Ionen zur Bildung einer Ablagerung im Kupferstromkollektor neigen, was zu einem merklichen Verlust führt. Der Verlust von Lithium nimmt mit der Anzahl der Ladezyklen zu und betrifft selbst moderne Batterietypen, was die Entwicklung anodenfreier Batterien in der Zukunft umso dringlicher macht.

Ursachen für die Verschlechterung der Batterieleistung

Der Kapazitätsverlust von Lithium-Ionen-Batterien wird durch verschiedene interne chemische Veränderungen während des Alterungsprozesses verursacht. Zu den Hauptursachen zählen das Wachstum der festen Elektrolytzwischenschicht (SEI), Lithium-Plating und die Degradation der Elektroden. Diese Faktoren beeinflussen die Leistung, wie large-battery.com detailliert beschreibt.

Das Wachstum der SEI-Schicht führt dazu, dass Lithium-Ionen in der Schicht eingeschlossen werden und somit nicht mehr zur Energiespeicherung verfügbar sind. Dies mindert die Effizienz des Akkus. Zudem kann das Phänomen des Lithium-Plating sowohl reversiblen als auch irreversiblen Kapazitätsverlust verursachen, während die Elektrodendegradation zur Zersetzung aktiver Materialien in den Elektroden führt.

Externe Einflüsse und wichtige Maßnahmen

Neben diesen internen Faktoren spielen auch externe Einflüsse eine entscheidende Rolle bei der Batterieleistung und -haltbarkeit. Hohe Temperaturen beschleunigen beispielsweise die Bildung von Lithium-Plating und SEI-Schichten, während Überladung und hohe Abschaltspannungen den Akku zusätzlich schädigen und den Innenwiderstand erhöhen können.

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Weitere kritische Faktoren sind die Lade- und Entladeraten, die den Batterieabbau ebenfalls beschleunigen. Ideale Lagerbedingungen sind notwendig: Batterien sollten in kühlen, trockenen Umgebungen und bei teilweiser Ladung gelagert werden. Eine Tiefentladung verkürzt die Lebensdauer, während ein teilweises Laden die Zyklenzahl erhöhen kann. Auch ohne Nutzung kann es zu einem kalenderzeitlichen Alterungsprozess kommen, der zu Kapazitätsverlust führt.

Um die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien zu maximieren, ist ein robustes Batteriemanagementsystem (BMS) von großer Bedeutung. Regelmäßige Überwachung und optimale Nutzungsbedingungen können helfen, die Auswirkungen des Kapazitätsverlusts zu minimieren und die Effizienz der Batterien zu maximieren.