Das finnische Unternehmen Donut Lab bleibt mit einem dritten Test-Video der eigenen Veröffentlichungs-Strategie treu: Nach Schnelllade- und Hitzetests steht nun die Selbstentladung der Festkörperzelle im Fokus. Die präsentierten Messwerte stammen erneut aus einem Prüfbericht des VTT Technical Research Centre of Finland, einer staatlichen Forschungseinrichtung mit Sitz in Espoo. Die aktuellen Versuche wurden im Rahmen eines sogenannten Customer Reports durchgeführt, bei dem das Institut einen vom Auftraggeber definierten Testplan abarbeitet.
Versuchsobjekt und technische Basisdaten
Im Mittelpunkt des Tests stand erneut die Donut Solid State Battery V1 in Pouch-Bauform. Laut Hersteller besitzt die Zelle eine Nennkapazität von 26 Amperestunden bei einer 1C-Entladung, eine Nennspannung von 3,6 Volt und einen Energieinhalt von 94 Wattstunden. Der empfohlene Arbeitsbereich liegt zwischen 2,7 und 4,15 Volt, während die maximale Ladespannung mit 4,3 Volt angegeben wird.
Die Versuche wurden mit einem professionellen Batterietestsystem vom Typ PEC ACT0550 durchgeführt. Die Zelle befand sich während der Messungen freistehend in einer Abzugshaube bei Raumtemperaturen zwischen etwa 22 und 28 Grad Celsius. Um die benötigten Ströme von rund 24 Ampere sicher übertragen zu können, wurde sie über massive Aluminiumschienen kontaktiert. Dieses Setup ist typisch für Labortests einzelner Hochleistungszellen und erlaubt eine präzise Kontrolle der Lade- und Entladeparameter.
Referenztest: Bestimmung der tatsächlichen Kapazität
Bevor die eigentliche Untersuchung der Selbstentladung beginnen konnte, führten die VTT-Ingenieure zunächst einen klassischen Referenzzyklus durch. Ziel dieses Tests war es, einen stabilen Ausgangszustand der Batterie zu schaffen und gleichzeitig die reale Kapazität unter standardisierten Bedingungen zu bestimmen.
Dabei wurde die Zelle zunächst mit einem konstanten Strom von 24 Ampere geladen, bis die obere Spannungsgrenze von 4,15 Volt erreicht war. Anschließend folgte die Konstantspannungsphase des üblichen CC-CV-Ladeverfahrens, bei der die Spannung gehalten wird, bis der Strom auf einen definierten Minimalwert absinkt. Nach einer einstündigen Ruhephase wurde die Batterie mit dem gleichen Strom bis zur unteren Entladeschlussspannung von 2,7 Volt entladen.
Die Messung ergab eine Entladekapazität von 26,514 Amperestunden sowie eine Energieabgabe von 91,805 Wattstunden. Damit lagen die Werte sehr nahe an den vom Hersteller angegebenen Nennparametern. Entscheidend für die weitere Versuchsdurchführung war vor allem die reproduzierbare Übereinstimmung zwischen Lade- und Entladeenergie, denn sie bestätigt, dass die Zelle unter den Testbedingungen stabil arbeitet.
Selbstentladungstest über zehn Tage
Der eigentliche Schwerpunkt des dritten Experiments lag auf der Frage, wie gut die Batterie ihre gespeicherte Energie über längere Zeiträume ohne Nutzung behalten kann. Dieses Verhalten wird als Selbstentladung bezeichnet und ist ein wichtiger Indikator für interne elektrochemische Nebenreaktionen innerhalb einer Zelle. Für den Versuch wurde die Batterie zunächst in zwei Ladeschritten auf einen Ladezustand von etwa 50 Prozent gebracht. Dieser mittlere Ladezustand gilt in der Batterieforschung als geeigneter Referenzpunkt, weil er extreme Spannungsbereiche vermeidet und typische Lagerbedingungen simuliert.
Anschließend blieb die Zelle exakt 240 Stunden – also zehn Tage – ohne elektrische Belastung im Ruhezustand. Während dieser Zeit wurde die Zellspannung in kurzen Intervallen von jeweils zehn Sekunden aufgezeichnet. Diese kontinuierliche Überwachung ermöglicht es, selbst kleinste Spannungsänderungen präzise nachzuverfolgen und daraus Rückschlüsse auf mögliche Energieverluste zu ziehen. Nach Ablauf der Ruhephase wurde die Batterie erneut mit einem konstanten Strom von 24 Ampere bis zur Entladeschlussspannung von 2,7 Volt entladen. Auf diese Weise ließ sich bestimmen, wie viel der ursprünglich gespeicherten Energie nach der Lagerung noch verfügbar war.
Messergebnis: Spannungs- und Kapazitätsverluste
Die gemessenen Daten zeigen ein relativ stabiles Verhalten der Zelle während der zehntägigen Lagerphase. Zu Beginn der Ruhezeit lag die Zellspannung bei 3.861 Millivolt. Nach 240 Stunden war sie auf 3.733 Millivolt abgesunken. Der gesamte Spannungsabfall betrug damit lediglich 128 Millivolt.
Entscheidend ist jedoch die anschließend gemessene Restkapazität. Bei der abschließenden Entladung konnten noch 97,7 Prozent der zuvor geladenen Energie entnommen werden. Anders formuliert: Während der gesamten Lagerperiode verlor die Batterie lediglich rund 2,3 Prozent ihrer gespeicherten Energie.
Auch mechanisch blieb die Zelle laut Prüfbericht unverändert. Weder Verformungen noch sichtbare Schäden oder andere Auffälligkeiten wurden nach Abschluss des Versuchs festgestellt.
Einordnung der Ergebnisse
Selbstentladung ist ein unvermeidlicher Prozess in jeder Batteriechemie. Selbst moderne Lithium-Ionen-Zellen verlieren im Ruhezustand kontinuierlich einen kleinen Teil ihrer Energie, da innerhalb der Zelle chemische Nebenreaktionen stattfinden. Typischerweise liegen diese Verluste im Bereich von etwa zwei bis fünf Prozent pro Monat, wobei der genaue Wert stark von Zellchemie, Temperatur und Ladezustand abhängt.
Die Donut-Lab-Zelle bewegt sich mit rund 2,3 Prozent Energieverlust innerhalb von zehn Tagen rechnerisch in einer ähnlichen Größenordnung. Allerdings basiert das Ergebnis bislang auf einem einzelnen Versuch mit einer einzelnen Zelle und einer relativ kurzen Beobachtungsdauer. Für eine belastbare Bewertung wären deutlich längere Lagerzeiten sowie Tests mit größeren Stichproben erforderlich.
Gerade bei Festkörperbatterien gilt die Selbstentladung als wichtiger Parameter für die Stabilität des Elektrolyten und der Grenzflächen zwischen Elektroden und Feststoffmaterial. Ein niedriger Wert deutet darauf hin, dass nur wenige sogenannte parasitäre Reaktionen stattfinden und die elektrochemischen Komponenten langfristig stabil bleiben.
