Wer sein E-Auto in wenigen Minuten aufladen will, stößt auf ein physikalisches Problem: Beim Schnellladen kommen die Lithium-Ionen nicht schnell genug in die Anode und lagern sich stattdessen als metallischer Belag ab – ein Phänomen, das die Fachleute als "Lithium-Plating" bezeichnen.
Die Folgen sind gravierend: dauerhafter Kapazitätsverlust, eine instabile Deckschicht auf der Elektrode und im schlimmsten Fall nadelförmige Auswüchse, die einen inneren Kurzschluss verursachen können.
Ein Team aus Südkorea hat dieses Problem nun gelöst, heißt es auf Forschung und Wissen. Die Forscher entwickelten ein Anodenmaterial aus Lithium-Titan-Phosphat, dessen Zusammensetzung absichtlich vom idealen Verhältnis abweicht. Diese Unregelmäßigkeit erzeugt an der Kornoberfläche Bereiche, die den Ionentransport beschleunigen.
Konkret erhöhten die Forscher den Phosphor-Anteil gegenüber Titan und erzeugten so eine gezielte Titanunterversorgung. Dadurch bilden sich direkt unter der Oberfläche der Partikel eigenständige Bereiche aus Titanphosphat, die wie Schleusen wirken und den Eintritt der Lithium-Ionen deutlich beschleunigen.
Die Ergebnisse sind beeindruckend: Bei einer Laderate von 10C – das entspricht einer Ladezeit von nur sechs Minuten – behielt die veränderte Anode noch 86 Prozent ihrer Ausgangskapazität. Über mehr als 250 Ladezyklen blieb das Verhalten stabil.
Die koreanische Entwicklung kommt zu einer Zeit, in der auch Branchenriesen wie CATL an ähnlich schnellen Ladetechnologien arbeiten. Der Marktführer hat bereits Akkus mit 10C-Ladefähigkeit angekündigt.
Offen bleiben allerdings noch Fragen nach Energiedichte, Kosten und Serienfertigung. Denn Titan-Phosphat-Anoden liefern pro Kilogramm weniger Kapazität als herkömmliche Graphit-Anoden. Der Studienleiter sieht in dem Verfahren dennoch ein übertragbares Konstruktionsprinzip, das auch für Feststoffbatterien in Frage kommt.
