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
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 Arbeiten im Alter: Was Senioren wirklich im Job hält
20.09.2026

Ältere Beschäftigte werden auf dem Arbeitsmarkt plötzlich dringend gebraucht. Doch wer Senioren länger im Job halten will, kommt mit...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Arktis-Korridor: Wird Russlands Nordroute zur Gefahr für europäische Häfen?
20.09.2026

Der Chef von Rosatom sagt: Russland müsste etwa 100 Milliarden Euro investieren, wenn es die Arktisroute in einen echten Logistikkorridor...

DWN
Politik
Politik Merz unter Druck: Öffnet sich für Söder das Kanzleramt?
20.09.2026

Markus Söder hat Kanzlerambitionen mehrfach ausgeschlossen. Doch nach dem CDU-Debakel in Sachsen-Anhalt und wachsendem Druck auf Friedrich...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Preiskrieg in der Autoindustrie: Warum Rabatte die Zukunft gefährden
20.09.2026

Europas Autobauer liefern sich einen Preiskampf ausgerechnet in einer Phase, in der sie Milliarden für ihre technologische Zukunft...

DWN
Immobilien
Immobilien Schlafen überm Edeka: Wie das Baurecht Wohnen im Gewerbegebiet blockiert
20.09.2026

Obwohl bundesweit 1,4 Millionen Wohnungen fehlen und Millionen Quadratmeter Gewerbefläche leer stehen, verbietet die Baunutzungsverordnung...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Rhein Group: Draghi versammelt Europas Machtelite
19.09.2026

Mario Draghi hat Europas wirtschaftliche Schwächen analysiert. Jetzt will er handeln: Mit der Rhein Group versammelt der frühere...

DWN
Politik
Politik Landtagswahl in Mecklenburg-Vorpommern: Das müssen Sie unbedingt wissen
19.09.2026

Mecklenburg-Vorpommern wählt einen neuen Landtag – und diesmal könnte sich das politische Kräfteverhältnis grundlegend verschieben....

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Niedrigwasser am Rhein: Wenn der deutschen Wirtschaft das Wasser fehlt
19.09.2026

Der Rheinpegel in Kaub ist der wichtigste Pegel für die Schifffahrt zwischen Rotterdam und Basel. Dort fiel der Wasserstand im August 2026...