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
Finanzen
Finanzen Ölpreis aktuell unter Druck: Märkte reagieren auf Feuerpause
08.04.2026

Nach politischen Signalen der Entspannung fällt der Ölpreis aktuell deutlich. Anleger reagieren nervös, während Unsicherheiten weiter...

DWN
Politik
Politik Trump droht mit 50-Prozent-Zöllen gegen Iran-Partner – das könnten die Folgen sein
08.04.2026

Mit drastischen 50-Prozent-Zöllen erhöht Donald Trump den Druck auf Irans Unterstützer. Gleichzeitig kündigt er weitreichende...

DWN
Politik
Politik Ungarn vor entscheidenden Wahlen: Orbán setzt gleichzeitig auf die USA und Russland
08.04.2026

Viktor Orbán verschärft im Wahlkampf seinen außenpolitischen Kurs und setzt zugleich auf Unterstützung aus Washington und Moskau....

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Netflix verliert Verfahren in Italien: Drohen Milliarden-Rückforderungen?
08.04.2026

Das Urteil eines italienischen Gerichts setzt Netflix in Europa unter juristischen Druck. Könnte der Fall eine Welle neuer Verfahren...

DWN
Finanzen
Finanzen Krypto-Wallet-Vergleich: So verwalten Sie Bitcoin & Co. sicher – die besten digitalen Geldbörsen
08.04.2026

In digitalen Geldbörsen verwalten Nutzer Kryptowährungen wie Bitcoin oder Ether und bewahren sie sicher auf. Doch welches Krypto-Wallet...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Deutsche Exporteure: Wachstum erwartet – doch Risiken für Exporte steigen
08.04.2026

Die deutsche Exportwirtschaft trotzt internationalen Konflikten und blickt weiterhin nach vorn. Doch steigende Risiken in Lieferketten und...

DWN
Politik
Politik Neuer Wehrdienst: Verteidigungsminister Pistorius schafft Klarheit bei Auslandsreisen
08.04.2026

Der neue Wehrdienst wirft Fragen auf: Müssen junge Männer künftig Auslandsaufenthalte genehmigen lassen? Nach heftiger Kritik stellt...

DWN
Politik
Politik Waffenruhe im Iran-Konflikt: Zehn-Punkte-Plan wirft Fragen auf – wie geht es weiter?
08.04.2026

Nach Wochen der Gewalt bringt eine Feuerpause im Iran-Konflikt Hoffnung auf Entspannung. Doch entscheidende Fragen bleiben offen, und...