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 XRP-Ledger-Transaktionsvolumen überschreitet die Marke von 1 Million

Analysten erwarten ein Aufwärtspotenzial von 100%. XRP Wie können Inhaber neue passive Einkommensquellen schaffen?

DWN
Finanzen
Finanzen Fed-Zinsentscheid könnte dramatischen Wandel auslösen: Stehen wir an der Schwelle zu einer neuen Ära?
17.06.2026

Mit Kevin Warsh steht ein neuer Chef an der Spitze der US-Notenbank, der mit jahrzehntealten Traditionen brechen könnte. Seine Pläne für...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Europas Drohnenmarkt Polen führt, doch die eigene Industrie wächst erst
17.06.2026

Polen ist der größte Drohnenexporteur Europas. In diesem Jahr könnte der Export von Drohnen aus Polen die Marke von einer Milliarde Euro...

DWN
Politik
Politik EU-Frühstücksrichtlinie: Marmelade darf wieder Marmelade heißen
17.06.2026

Konfitüre, Fruchtaufstrich oder Gelee: Der Wortsalat am Frühstückstisch hat ein Ende. Warum Marmelade in der EU wieder offiziell...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Baumarktkette Hellweg meldet Insolvenz an: 2900 Mitarbeiter betroffen
17.06.2026

Hellweg meldet Insolvenz in Eigenverwaltung an: Alle Filialen und der Online-Shop des Dortmunder Unternehmens bleiben vorerst geöffnet....

DWN
Politik
Politik AfD baut Vorsprung aus: CDU/CSU und SPD historisch niedrig
17.06.2026

Die AfD liegt in Umfragen deutlich vor der Union und nähert sich inzwischen der 30-Prozent-Marke. Der Vorsprung zur CDU/CSU ist in einer...

DWN
Politik
Politik Weitere Sanktionen gegen Russland: G7-Staaten kündigen Verschärfungen an
17.06.2026

Mehr Waffen, schärfere Sanktionen: Die G7 setzen auf zusätzlichen Druck gegen Russland. Kanzler Merz sieht einen "Tag der...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Betriebsbedingte Kündigung wegen Stellenabbau: Die wichtigsten Fakten
17.06.2026

Aufgrund der angespannten wirtschaftlichen Lage erleben viele deutsche Arbeitnehmer derzeit eine Kündigungswelle. Häufig begründen...

DWN
Unternehmen
Unternehmen BMW-Aktie bricht ein: BMW enttäuscht mit gekappter Prognose
17.06.2026

BMW hat seine Jahresprognose für 2026 deutlich gesenkt und damit am eine Gewinnwarnung ausgesprochen. Der Münchner Autobauer erwartet...