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 Finanzielle Freiheit braucht einen starken Partner

Vermögen eröffnet Möglichkeiten – und bringt zugleich Entscheidungen mit sich: Wie lässt sich das Erreichte bewahren, gezielt...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Bald treffen die Giganten aufeinander: Die Wette auf Indien könnte lukrativer sein als die auf China
18.10.2026

Wenn nur zehn Prozent der Inder, die heute kein Auto besitzen, in den kommenden Jahrzehnten Eigentümer eines Neuwagens würden, sprächen...

DWN
Politik
Politik Regierungsbildung in Berlin: Das planen Linke, Grüne und SPD für die Hauptstadt
17.10.2026

"Mehr gemeinsam, mehr Berlin": Das Sondierungspapier von Linke, Grünen und SPD umfasst inklusive Anlagen etwa 30 Seiten. So wollen die...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Deal mit Nvidia: Bundesregierung plant Kooperation mit US-Chiphersteller
17.10.2026

Deutschland will die Lücke beim Einsatz künstlicher Intelligenz in der Industrie schließen. Viele deutsche KMU hinken bei der digitalen...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Stellenabbau in Deutschland: Angebot an Zeitarbeit schrumpft
17.10.2026

Früher war Zeitarbeit ein boomendes Geschäft: 2017 arbeiteten noch mehr als eine Million Deutsche als Zeitarbeiter. Heute kämpft...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Ausweg aus russischen Rohstoffen? „Eine Alternative gibt es, aber sie könnte uns nicht gefallen“
17.10.2026

Wie Deutschland und viele weitere EU-Staaten will auch Estland seine Abhängigkeit von russischen Rohstoffen reduzieren oder sogar beenden....

DWN
Technologie
Technologie Datenleck nach Cyberangriff bei Autohaus-Software: Betrugsversuche befürchtet
17.10.2026

Autokäufer könnten sich nun Betrugsversuchen gegenübersehen, die besonders schwierig zu erkennen sind. Vor allem Häuser mit Marken...

DWN
Finanzen
Finanzen Bundesbank-Vorstand warnt: Risiko einer Schuldenkrise in Europa deutlich gestiegen
17.10.2026

Michael Theurer, Mitglied des Vorstands der Deutschen Bundesbank, sieht in der jüngsten Verkaufswelle an den europäischen Anleihemärkten...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Konflikte im Büro: So gehen Sie mit schwierigen Kollegen um
17.10.2026

Den schwierigen Kollegen wird man selten vollständig los. Doch man kann lernen, besser mit ihm umzugehen und sich selbst viel Ärger zu...