Warum altern Batterien? Donnerstag, 09.07.2015

ABattReLife – Ursachen für Batteriealterung

Über drei Jahre untersuchte unter der Projektführung des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung, Würzburg,  eine Gruppe verschiedener Unternehmen und Hochschulen die Ursachen für die Alterung von Elektrofahrzeug-Batterien sowie Möglichkeiten, den Alterungsprozess aufzuhalten oder wenigstens zu verlangsamen und gealterte Batterien einer Zweitverwertung bzw. einem finalen Recycling zuzuführen. Die Ergebnisse wurden nun im Rahmen eines Workshops vorgestellt.

Untersucht wurde, wie sich unterschiedliche Betriebsbedingungen beim Laden und Entladen auf das Alterungsverhalten auswirken. Bis zu 80 % Restkapazität altern Lithium-Ionen Batterien mit moderater und konstanter Geschwindigkeit. Bei weiterer Entladung zeigen manche Batterien eine Änderung ihres Verhaltens.  Begünstigt wird dies durch zu hohe Laderaten, zu hohe Entladetiefen und zu niedrige Temperaturen. Der Einbruch der Leistungsdaten konnte durch Einhaltung bestimmter Bedingungen verzögert werden.

Der Alterungsvorgang ist mit sichtbaren Veränderungen der Komponenten verbunden. Während die positive Elektrode kaum Veränderungen zeigte, war die negative Graphitelektrode durch Mikrorisse, Ablagerungen und einen metallischen Lithiumschleier beeinträchtigt. Begrenzte Bereiche zeigten Beeinträchtigungen in Form des sogenannten Lithium-Platings. Daraus ließ sich schließen, dass der Druck eine lokale Überladung erzeugt, die zu massivem Lithiumverlust führt und diesen Bereich zerstört. Da das Plating irreversibel ist, greift der Vorgang auf benachbarte Bereiche über – die Batterie hat ihr Lebensende erreicht. Die gefundenen Zusammenhänge zeigen auf, warum manche Batterietypen für die Zweitverwendung weniger geeignet sind als andere und was beachtet werden muss, um Batterien aus der Elektromobilität für stationäre Anwendungen wiederverwenden zu können.
 
Forscher der technischen Universität Bergakademie Freiberg entwickelten ein mechanisches Recyclingverfahren für Batterien aus Elektrofahrzeugen, das im Gegensatz zu bisherigen Systemen kosten- und energiesparend sein sollte und mehr Einzelkomponenten zurückgewinnen konnte. Nach vollständiger Entladung und mechanischer  Zerkleinerung, konnten rund 50% der Stoffe wiedergewonnen werden.   Das Recyclingverfahren wurde bereits soweit optimiert, um es im Pilotmaßstab zu verwenden. Es bleibt jedoch die Frage offen, inwieweit eine weitere Verbesserung bei größerer Anstrengung sinnvoll und wirtschaftlich erscheint.

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Quelle: Fraunhofer ISC

 

Erstellt am 9. Juli 2015
KK