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 Finanzielle Freiheit braucht einen starken Partner

Vermögen eröffnet Möglichkeiten – und bringt zugleich Entscheidungen mit sich: Wie lässt sich das Erreichte bewahren, gezielt...

X

DWN-Wochenrückblick

Weniger E-Mails, mehr Substanz: Der DWN-Wochenrückblick liefert 1x/Woche die wichtigsten Themen kompakt als Podcast. Für alle, deren Postfach überläuft.

E-mail: *

Ich habe die Datenschutzerklärung sowie die AGB gelesen und erkläre mich einverstanden.

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft EZB-Leitzinsen: Die Zinswende kommt anders als erwartet
10.10.2026

Erst schien die nächste Zinserhöhung der EZB fast sicher, jetzt rudern die Finanzmärkte zurück. Trotz hartnäckiger Inflation und...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Marktbericht: Anleger wägen SpaceX-Schritt ab, während die Wall Street boomt
09.10.2026

Wie ein überraschender Deal die Kräfteverhältnisse an der Börse nachhaltig verschiebt.

DWN
Unternehmensporträt
Unternehmensporträt Finanz Informatik: Der unsichtbare Riese hinter der Sparkassen-Digitalisierung
09.10.2026

Vom Online-Banking bis zu Wertpapiergeschäften – die Finanz Informatik digitalisiert 338 Sparkassen und betreut rund 114 Millionen...

DWN
Politik
Politik Brüssel schlägt vor: weniger Kommissare, weniger Vetos, mehr Schutzklauseln und 15 Jahre Kontrolle neuer Mitglieder
09.10.2026

Die Europäische Kommission will in den bisherigen Mitgliedstaaten Unterstützung für die Erweiterung gewinnen, da dort Sorgen über die...

DWN
Finanzen
Finanzen Investor Felix: Sechs Gründe, warum die Micron-Aktie zum Kauf einlädt
09.10.2026

Das Problem besteht nicht darin, einen Grund für den Kauf zu finden, sondern sich zu vergewissern, dass man davon nicht bereits zu viel im...

DWN
Politik
Politik Per Haftbefehl gesucht: Mehr als 148.000 offene Haftbefehle in Deutschland
09.10.2026

Warum bleiben Tausende Haftbefehle in Deutschland offen? Welche Rolle spielen Ersatzfreiheitsstrafen und die Staatsangehörigkeit dabei?

DWN
Unternehmen
Unternehmen Entstehung eines Mega-Reeders stockt: Israel hat ZIM-Übernahme noch nicht genehmigt
09.10.2026

Hapag-Lloyd will mit der Übernahme von ZIM einen der größten Deals seiner Geschichte abschließen. Doch Israel hat dem 4,2 Milliarden...

DWN
Politik
Politik DWN-Podcast Folge 46: Die Woche im Rückblick – KW 41
09.10.2026

Unser neuer Podcast ist da: Die ganze Woche in wenigen Minuten. Der DWN-Wochenrückblick bringt die Themen, die zählen – eingeordnet,...