ATU-Forscher entschärfen gefährliches Akku-Atmen

Forscher entwickeln eine flexible Schutzschicht für Akkus, die deren natürliche Volumenänderungen mitmacht. Dies erhöht die Sicherheit, ermöglicht dünnere Designs und verlängert die Lebensdauer deutlich.

Forscher der Atlantic Technological University (ATU) haben eine Methode entwickelt, die Smartphone-Akkus sicherer und langlebiger macht. Ihr Trick: Sie lassen die Batterien kontrolliert “atmen”.

Auf mikroskopischer Ebene arbeiten Akkus wie eine Lunge. Beim Laden und Entladen dehnen sich die Materialien aus und ziehen sich wieder zusammen. Dieses “Atmen” belastet jedoch die interne Schutzschicht, die sogenannte Solid Electrolyte Interphase (SEI). Reißt sie, können sich gefährliche Lithium-Dendriten bilden und Brände verursachen.

Das Team um Keith Sirengo und Professor Suresh Pillai drehte den Spieß um. Statt das Atmen zu bekämpfen, passten sie die Chemie des Akkus daran an. Der Schlüssel liegt in einem neuen Elektrolyten auf Basis einer ionischen Flüssigkeit.

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Flexibler Schutz statt starrer Hülle

• Elastische Barriere: Dieser Elektrolyt bildet eine flexiblere SEI-Schicht. Sie kann die Volumenänderungen der Anode mitmachen, ohne zu reißen.
• Die Ruhephase: Ein zweiter, überraschender Schritt ist das “Calendar Aging”. Frisch befüllte Akkus werden etwa 16 Tage lang ruhen gelassen. In dieser Zeit stabilisiert sich die interne Chemie, was die Dendriten-Bildung fast vollständig unterbindet.

„Die Herausforderung war, eine Schicht zu erzeugen, die stabil genug ist, um chemische Reaktionen zu verhindern, aber elastisch genug für die Volumenänderungen“, erklärt Sirengo.

Dünnere Handys, langlebigere Akkus

Die Entdeckung könnte die Smartphone-Industrie verändern. Bisher zwingt die Angst vor thermischem Durchgehen zu dicken Schutzhüllen und konservativen Ladegeschwindigkeiten. Ein entschärftes Akku-Atmen ermöglicht dünnere Designs ohne Sicherheitsverlust.

Noch wichtiger ist der Effekt auf die Lebensdauer. Ein Akku, der nicht bei jedem Ladezyklus mikroskopisch beschädigt wird, hält deutlich länger. Das wäre ein großer Schritt für die Nachhaltigkeit, da Geräte seltener wegen schwächelnder Batterien ersetzt werden müssten.

Experten sehen in dem Ansatz einen Paradigmenwechsel. „Wir haben Jahre damit verbracht, die Ausdehnung mechanisch zu unterdrücken“, sagt Analystin Dr. Elena Kovic. „Der Ansatz, die Chemie so anzupassen, dass sie mit der Physik arbeitet, ist brillant.“

Wann kommt die Technologie ins Handy?

Der Weg vom Labor in die Massenproduktion dauert. Erste Smartphones mit der neuen Akku-Technologie werden nicht vor Ende 2026 oder Anfang 2027 erwartet. Die Hürden sind jedoch vergleichsweise niedrig: Die Methode benötigt keine exotischen Materialien, sondern optimiert bestehende Prozesse.

Die Forschung ebnet zudem den Weg für leistungsfähigere Lithium-Metall-Batterien. Diese scheiterten bisher an denselben Stabilitätsproblemen, die das Team aus Sligo nun gelöst hat.

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