Technologie

Halbleiter-Technologie verringert Brandrisiko bei E-Autos

E-Autos geraten leicht in Brand. Südkoreanische Forscher haben jetzt eine wichtige Entdeckung gemacht.
26.06.2021 09:33
Lesezeit: 1 min

Trotz der rasanten Entwicklung von Elektrofahrzeugen (EVs) bleibt die Sicherheit der Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) ein Problem, da sie ein Brand- und Explosionsrisiko darstellen. Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, haben koreanische Forscher die Halbleitertechnologie genutzt. Das berichtet die Fachpublikation "ACS Energy".

Dem Forscherteam ist es gelungen, durch die Bildung von schützenden halbleitenden Schichten auf der Oberfläche von Li-Elektroden das Wachstum von sogenannten Dendriten zu verhindern. Das sind Kristallen mit mehreren Verzweigungen, die Brände von EV-Batterien verursachen.

Wenn Li-Ionen-Batterien geladen werden, werden Li-Ionen zur Anode (der negativen Elektrode) transportiert und lagern sich als Li-Metall an der Oberfläche ab; an dieser Stelle bilden sich baumartige Dendriten. Diese Li-Dendriten sind für die unkontrollierbaren Volumenschwankungen verantwortlich und führen zu Reaktionen zwischen der festen Elektrode und dem flüssigen Elektrolyten, die einen Brand verursachen. Es überrascht nicht, dass dies die Leistung der Batterie stark beeinträchtigt.

Um die Bildung von Dendriten zu verhindern, setzte das Forscherteam Fulleren (C60) - ein hoch elektronisch leitfähiges Halbleitermaterial - einem Plasma aus, was zur Bildung von halbleitenden Passivierungskohlenstoffschichten zwischen der Li-Elektrode und dem Elektrolyten führte. Die halbleitenden kohlenstoffhaltigen Passivierungsschichten lassen Li-Ionen durch, während sie Elektronen aufgrund der Erzeugung einer Schottky-Barriere blockieren. Indem sie die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Ionen auf der Elektrodenoberfläche und im Inneren verhindern, stoppen sie die Bildung von Li-Kristallen und das daraus resultierende Wachstum von Dendriten.

Die Stabilität der Elektroden mit den halbleitenden Passivierungs-Kohlenstoffschichten wurde mit Li/Li-symmetrischen Zellen in extremen elektrochemischen Umgebungen getestet, in denen typische Li-Elektroden bis zu 20 Lade-/Entladezyklen stabil bleiben. Die neu entwickelten Elektroden zeigten eine deutlich verbesserte Stabilität, wobei das Li-Dendritenwachstum für bis zu 1.200 Zyklen unterdrückt wurde. Darüber hinaus wurden bei Verwendung einer Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO2)-Kathode zusätzlich zu der entwickelten Elektrode nach 500 Zyklen etwa 81 Prozent der ursprünglichen Batteriekapazität beibehalten, was eine Verbesserung von etwa 60 Prozent gegenüber herkömmlichen Li-Elektroden darstellt.

Der leitende Forscher Joong Kee Lee sagte: „Die effektive Unterdrückung des Dendritenwachstums auf Li-Elektroden ist entscheidend für die Verbesserung der Batteriesicherheit. Die in dieser Studie entwickelte Technologie zur Entwicklung von hochsicheren Li-Metall-Elektroden liefert eine Blaupause für die Entwicklung von Batterien der nächsten Generation, die kein Brandrisiko darstellen." Wie Lee erklärte, sei das nächste Ziel seines Teams die Verbesserung der kommerziellen Realisierbarkeit dieser Technologie: „Wir wollen die Herstellung der halbleitenden Kohlenstoffschichten kostengünstiger machen, indem wir Fulleren durch weniger teure Materialien ersetzen."

Mehr zum Thema
Bleiben Sie über das Thema dieses Artikels auf dem Laufenden Klicken Sie auf [+], um eine E-Mail zu erhalten, sobald wir einen neuen Artikel mit diesem Tag veröffentlichen
DWN
Wirtschaft
Wirtschaft US-Staatsverschuldung: Das gefährliche Spiel mit Inflation und Zinsen
16.09.2026

Die USA sitzen auf einem Schuldenberg von umgerechnet fast 35 Billionen Euro. Nun wächst die Sorge, dass die Fed höhere Inflation dulden...

DWN
Finanzen
Finanzen Wall Street gerät wegen steigender US-Anleiherenditen ins Stocken
15.09.2026

Erfahren Sie, welche globalen Entwicklungen die Aktienmärkte derzeit ausbremsen und warum Anleger jetzt besonders wachsam sein müssen.

DWN
Panorama
Panorama Werden Kippen viel teurer? Tabakbranche warnt vor "Exzess"
15.09.2026

Damit der Bund zusätzliche Einnahmen erzielt, sollen Deutschlands Raucher stärker zur Kasse gebeten werden als bisher. Doch bringt das...

DWN
Finanzen
Finanzen Northrop Grumman-Aktie: Dieser Megaauftrag könnte den Kurs zünden
15.09.2026

Europas Rüstungsaktien sind davongezogen, doch ausgerechnet ein US-Gigant hinkt hinterher. Northrop Grumman steht vor milliardenschweren...

DWN
Technologie
Technologie United States Space Force: USA bestätigen Weltraumwaffen
15.09.2026

Der Weltraum wird zum neuen militärischen Machtfeld: Die USA bestätigen erstmals offiziell Waffen im Orbit. Dahinter steht die United...

DWN
Politik
Politik Merz kündigt Entlastungen bei Spritpreisen an
15.09.2026

Die Spritpreise steigen weiter und bringen immer mehr Autofahrer an ihre Belastungsgrenze. Kanzler Merz kündigt nun schnelle Entlastungen...

DWN
Politik
Politik "Vor Kraft kaum laufen": AfD will Volkspartei werden
15.09.2026

Die rechtspopulistische AfD hat in Sachsen-Anhalt einen historischen Wahlerfolg erzielt und könnte am kommenden Sonntag weiter zulegen....

DWN
Finanzen
Finanzen Rheinmetall-Aktie springt über 1.000 Euro: Neuer Auftrag sorgt für Rückenwind – ist das die Trendwende?
15.09.2026

Die Rheinmetall-Aktie meldet sich mit einem kräftigen Kurssprung über die Marke von 1.000 Euro zurück. Ein neuer Munitionsauftrag...