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 Gestiegene Betriebskosten: Wachsender Druck auf Produktionsbetriebe

Die deutsche Wirtschaft steht im Jahr 2026 vor enormen Herausforderungen, welche die Gewinnspannen der Betriebe spürbar verringern. Laut...

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
Finanzen
Finanzen US-Marktbericht: US-Aktien schließen nach Tech-Rücksetzer im Minus
23.09.2026

Welche geopolitischen und wirtschaftlichen Faktoren die Wall Street zur Wochenmitte aus der Bahn warfen.

DWN
Finanzen
Finanzen Goldpreis aktuell unter Druck: Starker Dollar und Zinssorgen belasten Goldkurs
23.09.2026

Der Goldpreis fällt am Mittwoch deutlich. Ein stärkerer US-Dollar und die Aussicht auf weitere Zinserhöhungen der US-Notenbank Fed...

DWN
Politik
Politik Spritpreise: Deutschland plant den Deckel, Kroatien begrenzt schon heute
23.09.2026

Die Spritpreise steigen, und Europas Regierungen greifen immer stärker in den Markt ein. Deutschland senkt die Energiesteuer und plant...

DWN
Politik
Politik Protest gegen EU-Bürokratie: 13 EU-Staaten wollen Brüssel einbremsen
23.09.2026

Österreich macht gemeinsam mit zwölf weiteren EU-Staaten Druck auf Brüssel: Ein Jahr lang soll bei neuen EU-Gesetzen weitgehend auf die...

DWN
Politik
Politik Regierungsbildung in Sachsen-Anhalt – BSW als Zünglein an der Waage?
23.09.2026

Die Atmosphäre sei gut, die Gespräche konstruktiv: In Sachsen-Anhalt tasten sich AfD und BSW langsam heran. Ein Patt im Landtag könnte...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Henkel-Aktie unbeeindruckt: Grünes Licht für Stahl Parent-Übernahme
23.09.2026

Der Konsumgüterkonzern Henkel darf den niederländischen Spezialbeschichtungshersteller Stahl Parent für 2,1 Milliarden Euro übernehmen....

DWN
Politik
Politik Drohnenhersteller Stark Defence: Bundeswehr erhält bald Virtus-Kamikazedrohnen
23.09.2026

Der Drohnenhersteller Stark Defence steht bei einer Bundeswehr-Großbestellung von Kampfdrohnen in den Startlöchern: Die an...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Mercedes GLC im Test: Elektrisch ist er endlich so, wie er sein muss
23.09.2026

Der elektrische Mercedes GLC 400 4Matic bringt fast 500 PS, viel Komfort, hohe Ladeleistung und einen überraschend moderaten Verbrauch. Im...