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 ChatGPT geht an die Börse
09.06.2026

Der ChatGPT-Entwickler OpenAI steuert auf die Börse zu. Zugleich macht das Unternehmen aber deutlich, dass es sich für diesen Schritt...

DWN
Politik
Politik Analyse: Nein, es gibt keine Aussicht auf Frieden in der Ukraine
09.06.2026

Weder militärisch noch diplomatisch gibt es eine Aussicht auf einen Waffenstillstand, geschweige denn auf Frieden im Krieg zwischen...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Chinas Außenhandel gewinnt trotz Iran-Unsicherheit an Fahrt
09.06.2026

Chinas Exporte legen erneut kräftig zu. Der Außenhandel bleibt eine zentrale Stütze der Wirtschaft – und verschärft zugleich...

DWN
Politik
Politik EU plant Einreiseverbot für russische Ukraine-Kämpfer
09.06.2026

Ursula von der Leyen will mit neuen Sanktionen den Druck auf Russland weiter erhöhen. Diesmal rücken auch Soldaten in den Fokus – und...

DWN
Finanzen
Finanzen SpaceX & Co: Warum sie trotz Kurswachstum nicht jetzt einsteigen sollten
09.06.2026

Das Ende einer neunwöchigen Aufwärtsbewegung der Indizes und die schlechteste Woche für Bitcoin seit 2022.

DWN
Unternehmen
Unternehmen Chefs, Stress und Traurigkeit: Wie unglücklich wir bei der Arbeit sind – und welche Lösungen es gibt
09.06.2026

Viele Beschäftigte sind der Meinung, jederzeit einen neuen Job finden zu können. Trotzdem wechseln nur wenige ihren Arbeitgeber, obwohl...

DWN
Politik
Politik Irland gerät wegen Russland-Exporten unter Druck
09.06.2026

Ein irisches Werk liefert offenbar Aluminiumoxid an einen russischen Konzern, dessen Produkte laut Recherchen in der Rüstungsindustrie...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Entlassungswelle: Kurz und schmerzhaft – wie Kündigungen in Deutschland ablaufen
09.06.2026

Kündigungen in Deutschland nehmen stark zu und viele Arbeitnehmer trifft eine Entlassung überraschend, schnell und oft ohne Abfindung....