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 DWN-Podcast Folge 40: Die Woche im Rückblick – KW 35
28.08.2026

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

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Lieferausfälle in Asien: Deutsche Chemie wird Krisenprofiteur des Iran-Kriegs
28.08.2026

Deutschlands Chemiebranche meldet nach langer Krise plötzlich deutlich bessere Geschäfte. Verantwortlich dafür sind jedoch nicht...

DWN
Finanzen
Finanzen Applied Digital-Aktie: KI-Goldrausch mit fünf Milliarden Dollar Schulden
28.08.2026

36 Milliarden Dollar Vertragsvolumen, 407 Prozent Umsatzplus und Analysten, die fast eine Verdopplung sehen: Applied Digital liefert die...

DWN
Finanzen
Finanzen Rekordrenditen bei Anleihen: Droht Deutschland eine neue Schuldenkrise?
28.08.2026

Die Renditen von Staatsanleihen erreichen historische Höhen. Was Iran-Krieg, Ölpreise und Schulden damit zu tun haben und welche Risiken...

DWN
Politik
Politik Wagenknecht nennt Teile der Bundesregierung rechtsextrem – und vermeidet Einordnung der AfD
28.08.2026

Sahra Wagenknecht sorgt mit einer ungewöhnlichen Definition von Rechtsextremismus für Aufsehen. Während sie eine klare Einordnung der...

DWN
Finanzen
Finanzen Börse aktuell: DAX-Kurs nimmt Allzeithoch ins Visier – Spannung vor Warsh-Rede
28.08.2026

Anleger am deutschen Aktienmarkt zeigen sich vor einer mit Spannung erwarteten Rede zuversichtlich. Der DAX-Kurs nimmt sein Allzeithoch ins...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Bertelsmann steigert Gewinn deutlich – Streaming im Plus
28.08.2026

Mehr Umsatz, deutlich mehr Gewinn und schwarze Zahlen im Streaming: Bertelsmann blickt auf ein starkes erstes Halbjahr zurück. Zwei große...

DWN
Finanzen
Finanzen Tagesgeld-Vergleich (09/2026): Diese Banken bieten die besten Tagesgeld-Zinsen
28.08.2026

Ein Tagesgeld-Konto gilt als sichere und flexible Geldanlage. Doch hinter manchem Spitzenangebot verbergen sich nicht selten Bedingungen,...