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
Anzeige
DWN
Finanzen
Finanzen DeFi-Hashing nutzt die Rechenleistung künstlicher Intelligenz, um das Vermögen der Nutzer zu mehren.

Major economies are actively promoting the establishment of a unified capital market regulatory framework and plan to strengthen the...

DWN
Politik
Politik Asylleistungen in Deutschland: EuGH sieht menschenwürdigen Lebensstandard gefährdet
04.06.2026

Der Europäische Gerichtshof hält deutsche Leistungskürzungen für abgelehnte Asylbewerber für unvereinbar mit EU-Recht. Auch bei...

DWN
Politik
Politik EU-Erweiterung im Visier: Ungarn zieht Veto gegen Ukraine-Verhandlungen zurück
04.06.2026

Das Tor nach Europa öffnet sich für Kiew: Ungarn gibt unter der Führung von Polit-Aufsteiger Peter Magyar den Widerstand gegen die...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft EasyJet-Übernahme: Warum der Billigflieger plötzlich zum Ziel von Investoren wird
04.06.2026

EasyJet wirkt an der Börse angeschlagen, doch genau das macht den Billigflieger plötzlich begehrt. Der US-Investor Castlelake sieht...

DWN
Politik
Politik Pflegereform 2027: Pflegekassen sollen entlastet und Kinderlose stärker belasten werden
04.06.2026

Die geplante Pflegereform soll die Pflegeversicherung ab 2027 finanziell stabilisieren und Ausgaben begrenzen. Für Heimbewohner,...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft "Wir sind nicht die Billigheimer der Nation": Bundesweite Verdi-Streiks im Handel gestartet
04.06.2026

Kunden im Einzel- und Großhandel müssen sich auf Einschränkungen einstellen. Die Gewerkschaft Verdi hat die Handelsbranche in allen...

DWN
Politik
Politik Waffenruhe wackelt: Israel droht Menschen im Libanon und Hisbollah lehnt Einigung ab
04.06.2026

Rückschlag im Libanon: Unmittelbar nach der Einigung auf die Umsetzung einer neuen Waffenruhe hat Israel Zivilisten vor der Rückkehr in...

DWN
Finanzen
Finanzen Bitcoin: Unbekannter vernichtet Vermögen im Millionenwert
04.06.2026

Ein Unbekannter schickt 107 Bitcoin an eine Adresse, von der es keinen Rückweg gibt. Knapp sieben Millionen Euro sind damit praktisch aus...

DWN
Politik
Politik Asylgesetz: Dobrindt fordert EU-Aufnahmestopp für wehrpflichtige Ukrainer
04.06.2026

Damit Männer im wehrfähigen Alter die Ukraine nicht verlassen, drängt die Bundesregierung auf EU-Ebene auf härtere Aufnahmeregeln....