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
article:fokus_txt
DWN
Wirtschaft
Wirtschaft EU-Spitze weist Trump auf dem WEF in Davos zurecht: „Ein Abkommen ist ein Abkommen“
21.01.2026

Die Zoll-Drohungen der USA nach der Grönland-Krise seien ein Fehler – und die Antwort der EU werde „unerschütterlich, geschlossen und...

DWN
Politik
Politik Deutschlands Aufrüstung: Frankreich bewertet Machtverhältnisse in Europa neu
21.01.2026

Deutschlands sicherheitspolitischer Kurs verändert die strategische Ordnung Europas. Welche Folgen hat diese Entwicklung für das...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Börsen: Netflix übertrifft Erwartungen, doch Aktie fällt
21.01.2026

Netflix gab am Dienstag nach Börsenschluss die Ergebnisse für das vierte Quartal bekannt, die besser ausfielen als erwartet. Die Aktie...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Börsen: Angst vor Handelskrieg löst Verkaufswelle an der Wall Street aus title
21.01.2026

Die US-Aktienmärkte gaben am Dienstag nach, da die Drohungen von US-Präsident Donald Trump bezüglich Grönland die Handelsspannungen...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Weltwirtschaftsforum Davos: Grönland-Krise im Fokus vor angespanntem Gipfeltreffen
20.01.2026

Mitten in einem eskalierenden Zollkonflikt mit der EU rund um die US-Ambitionen, Grönland unter amerikanische Kontrolle zu bringen, reist...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Nach Deichmann-Urteil: Schuhhändler muss Schuhkarton-Müllkosten tragen
20.01.2026

Ein rechtskräftiges Deichmann-Urteil sorgt für Wirbel im Verpackungsrecht: Der Schuhhändler soll künftig für seine Schuhkartons...

DWN
Finanzen
Finanzen Goldpreis-Rekordhoch: Gelbes Edelmetall erstmals über 4.700 US-Dollar – Silberpreis ebenfalls mit Allzeithoch
20.01.2026

Ein neues Goldpreis-Rekordhoch: Das gelbe Edelmetall durchbricht eine historische Marke nach der anderen, der Silberpreis zieht mit....

DWN
Finanzen
Finanzen DAX-Kurs unter Druck: Zollsorgen beschleunigen die Korrektur – was jetzt wichtig wird
20.01.2026

Der DAX-Kurs gerät nach der jüngsten Rekordjagd weiter unter die Räder: Zollsorgen aus den USA drücken auf die Stimmung, während...