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
Politik
Politik Schulfach Wiederbelebung: DRK-Präsident für Training an Schulen
19.02.2026

Krisenfestigkeit wird zu eng gedacht, findet Hermann Gröhe. Der DRK-Chef und ehemalige Bundesgesundheitsminister fordert aber nicht nur...

DWN
Politik
Politik Uneinigkeit in der EU: Sanktionspaket gegen Russland gerät ins Wanken
19.02.2026

Die EU verhandelt ein neues Sanktionspaket gegen Russland, doch wirtschaftliche Eigeninteressen einzelner Mitgliedstaaten bremsen die...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Börsen: Wall Street schiebt Unsicherheit beiseite und legt zu
18.02.2026

Die US-Aktienmärkte schlossen den Tag im Plus. Der S&P 500 stieg um 0,56 %, der Nasdaq Composite um 0,78 % und der Dow Jones Industrial...

DWN
Technologie
Technologie Ostsee-Stromprojekt: Baltic-German PowerLink geplant
18.02.2026

Das Ostsee-Stromprojekt zwischen Deutschland, Lettland und Litauen nimmt konkrete Formen an. Mit dem Baltic-German PowerLink entsteht ein...

DWN
Finanzen
Finanzen Dürr-Aktie springt nach Quartalszahlen deutlich an – jetzt Dürr-Aktie kaufen?
18.02.2026

Der Dürr-Aktienkurs ist nach überraschend starken Quartalszahlen nach oben geschossen. Vor allem der Nettogewinn überzeugt Investoren...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Steuerstreit: Koalition ringt um Spitzensteuersatz – Deutschland bisher im Mittelfeld
18.02.2026

Der Steuerstreit zwischen CDU und SPD spitzt sich in Zeiten schwacher Konjunktur und angespannter Haushaltslage zu. Setzt die Koalition auf...

DWN
Politik
Politik Autonome Kampfdrohnen: Elon Musk steigt in Pentagon-Innovationswettbewerb ein
18.02.2026

Elon Musk bindet SpaceX und xAI in ein sensibles Pentagon-Projekt zur Entwicklung autonomer Kampfdrohnen ein. Welche sicherheitspolitischen...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft US-Handelspolitik: Regierung prüft Anpassungen bei Stahl- und Aluminiumzöllen
18.02.2026

Die US-Regierung signalisiert Bereitschaft, den Anwendungsbereich und die Durchsetzung der Stahl und Aluminiumzölle anzupassen, hält...