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 So hat sich die EU ihre technologische Unabhängigkeit vorgestellt
07.06.2026

Die EU will ihre Abhängigkeit von US-Tech-Konzernen verringern. Statt schneller Abkopplung setzt Brüssel auf Chips, Cloud, KI und Open...

DWN
Immobilien
Immobilien Horrende Mieten in Deutschland: 6,6 Millionen Haushalte finanziell überlastet
07.06.2026

In Deutschland ist inzwischen jeder dritte Mieterhaushalt von den Wohnkosten finanziell überlastet. Das ergab eine Studie des...

DWN
Finanzen
Finanzen SpaceX-IPO könnte zum Wendepunkt für Weltraum-Aktien werden
07.06.2026

Die Vorfreude auf den Börsengang von SpaceX treibt Weltraum-Aktien auf immer neue Höhen. Doch gerade die größten Euphoriephasen an den...

DWN
Finanzen
Finanzen Vermögen schützen: Interessenskonflikte im Asset Management erkennen
07.06.2026

Vermögensverwalter betonen gerne ihre Unabhängigkeit und die Ausrichtung am Kundenwohl. Doch hinter den Kulissen wirken häufig Anreize,...

DWN
Immobilien
Immobilien Wende am Immobilienmarkt: Hier lohnt sich Wohneigentum wieder
07.06.2026

Der deutsche Immobilienmarkt kommt in Bewegung. Gerade Eigentumswohnungen werden wieder interessanter, allerdings bleiben die regionalen...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Was die Chinesen in Europa alles aufkaufen
07.06.2026

Ein halbes Dutzend aufsehenerregender Übernahmen – welche haben am meisten wehgetan?

DWN
Unternehmen
Unternehmen KI-Einsatz in Deutschland: KI bleibt in Unternehmen oft im Testlauf stecken
07.06.2026

Der Hype um Künstliche Intelligenz in der deutschen Wirtschaft ist groß. Doch der Schritt vom ersten Testlauf in den täglichen...

DWN
Finanzen
Finanzen VW-Aktie: Mit ID. Polo und Cupra Raval beginnt die Elektro-Offensive von Volkswagen
07.06.2026

Volkswagen startet mit einer neuen Generation kompakter Elektroautos in einen der wichtigsten Wachstumsmärkte Europas. Die Erwartungen an...