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 Online-Broker-Vergleich: Die besten Aktiendepots für Anleger – Tipps zur Anbieterauswahl

Ein Online-Broker-Vergleich beginnt beim Wertpapierdepot: Ein Depot ist die Eintrittskarte zur Börse, nur mit einem Depot können Anleger...

DWN
Finanzen
Finanzen Warren Buffett geht: Auch Unternehmens-Superstars gehen unter
28.09.2026

Was passiert mit einem Unternehmen, wenn die Person geht, die über Jahre hinweg sein Gesicht, seine treibende Kraft und sein Symbol für...

DWN
Finanzen
Finanzen KI-Blase: Anleger ignorieren die Warnzeichen und kaufen weiter
28.09.2026

Die Warnungen vor einer KI-Blase werden lauter, doch an der Börse scheint das kaum jemanden zu stören. Tech-Aktien steigen wieder auf...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Energiepreise in Deutschland: Droht die nächste milliardenschwere Rettungsaktion?
28.09.2026

Deutschlands Gasspeicher sind deutlich schlechter gefüllt als vor einem Jahr, zugleich bleibt Europa abhängig von teuren Energieimporten....

DWN
Politik
Politik CDU demontiert sich selbst: Amthor mit Strandkorb in "Inside CDU"
28.09.2026

Von dubiosen Aktiendeals zum Staatsminister: Wofür andere zurückgetreten wären, wird Amthor befördert. Und nun erhitzt eine Szene aus...

DWN
Panorama
Panorama Abzahlung auf Raten: Verbraucher teilen teure Online-Käufe häufiger auf
28.09.2026

Beim Einkauf im Netz greifen die Menschen in Deutschland bei höheren Summen immer öfter zur Ratenzahlung. Wie eine aktuelle Erhebung...

DWN
Technologie
Technologie Mit chinesischem Auto in die Mine gefahren: Der Wagen verband sich weiter mit China
28.09.2026

Forscher fuhren mit einem elektrischen SUV vom Typ NIO ES8 tief in eine norwegische Untertagemine, um das Auto von externen Verbindungen...

DWN
Finanzen
Finanzen Wölfe der Wall Street: Europäischer Medtech ist günstig, Goldrückgang ist vorübergehend
27.09.2026

Die Wall Street glänzt nahe seinen Rekordhöhen, doch unter der Oberfläche brodelt es. Während Künstliche Intelligenz die...

DWN
Politik
Politik Kanada und EU: Von der Leyens Plan könnte den Binnenmarkt verändern
27.09.2026

Kanada soll enger an die Europäische Union rücken als je zuvor. Ursula von der Leyen bringt dafür sogar eine "assoziierte...