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
Panorama
Panorama Die Ökonomie der Aufmerksamkeit: Warum Unternehmen um jede Minute kämpfen

Im Internet ist Geld nicht länger die einzige Währung. Eine ebenso große Rolle spielt die Währung Aufmerksamkeit. Wer im Überfluss an...

DWN
Politik
Politik NATO-Verteidigungsausgaben: Wer für das neue Fünf-Prozent-Ziel zahlt
18.07.2026

Die NATO rüstet auf wie seit Jahrzehnten nicht mehr, doch zwischen den Mitgliedstaaten liegen Welten. Während Polen und die baltischen...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Das Maschinenherz Deutschlands kommt zum Stillstand: Das Problem ist größer als in der Automobilbranche
18.07.2026

In den meisten Ländern der Europäischen Union wächst die Maschinenproduktion dank einer Investitionswelle. Nicht so in Deutschland. Der...

DWN
Finanzen
Finanzen Marktbericht: „Böse Überraschung“, während der KI-Ausverkauf anhält
17.07.2026

Turbulenzen an den Märkten: Erfahren Sie, welche Kräfte den Technologiesektor jetzt bewegen und wie Experten die Lage einschätzen.

DWN
Politik
Politik Leihmutterschaft: CDU-Politiker fordert Spahns Rücktritt
17.07.2026

Die CDU ist strikt gegen eine Zulassung von Leihmutterschaften. Dass ihr Frontmann im Bundestag nun privat einen anderen Weg gegangen ist,...

DWN
Unternehmensporträt
Unternehmensporträt Upvest: Der unsichtbare Riese hinter Revolut, N26 und Co.
17.07.2026

Die Schnittstellen-Technologie von Upvest etabliert sich zusehends zum Standard im europäischen Wertpapierhandel. Nach N26 und Revolut...

DWN
Finanzen
Finanzen Mercedes-Aktie: Autobauer investiert eine Milliarde Euro in Ungarn – Strategie gegen chinesische Konkurrenz?
17.07.2026

Mercedes hat eine Milliarde Euro in Ungarn investiert. Nach dem Ausbau soll das Werk in Kecskemét jährlich mehrere hunderttausend Autos...

DWN
Politik
Politik EU-Kritik an Deutschland: Mängel bei Pressefreiheit und Lobby-Transparenz
17.07.2026

Rüge aus Brüssel für die Bundesregierung: Im neuen Rechtsstaatsbericht bescheinigt die EU-Kommission Deutschland anhaltende Defizite....

DWN
Politik
Politik Bahn und Länder im Streit: Netzagentur erzwingt Platz für Fernverkehrs-Konkurrenz
17.07.2026

Ein Machtwort mit Folgen für das deutsche Schienennetz: Die Bundesnetzagentur zieht ihren vorläufigen Beschluss durch und verpflichtet...