Poren verhindern Explosionen von Batterien

Materialwissenschaftler der McGill University ebnen den Weg für einen sicheren Festkörper-Akku

E-Fahrzeugbrand: Bisher fährt ein gewisses Restrisiko immer mit (Foto: WikimediaImages, pixabay.com)

Montreal (pte002/04.10.2024/06:05)

Eine Innovation von Forschern der McGill University könnte den Durchbruch für die sichere Lithium-Ionen-Batterien der Zukunft bringen. Ihnen ist es gelungen, den größten Nachteil dieses Typs auszuräumen. Sie haben den elektrischen Widerstand zwischen dem Festkörper-Elektrolyten und den beiden Elektroden, die er voneinander trennt, drastisch reduziert.

Kunststoffgefüllte Poren

Im Normalfall besteht dieser Elektrolyt aus einer massiven, wenn auch hauchdünnen Keramik. Das Team um George Demopoulos setzt statt der massiven eine Keramik mit feinsten Löchern ein, die sie mit Kunststoff füllen. "Durch die mit Polymer gefüllten porösen Membran können sich Lithium-Ionen frei bewegen und der Grenzflächenwiderstand zwischen dem festen Elektrolyten und den Elektroden wird eliminiert. Das verbessert nicht nur die Leistung der Batterie, sondern ermöglicht auch einen Hochspannungsbetrieb, eines der Hauptziele der Branche", so Demopoulos.

Auf den Elektroden von Lithum-Ionen-Batterien können sich vor allem während des Aufladens sogenannte Dendriten bilden. Das sind winzige nadelspitze Erhebungen. Da die Strukturen dieser Batterien extrem klein sind, können diese Spitzen so hoch werden, dass sie die gegenüberliegende Elektrode erreichen und einen Kurzschluss verursachen. Der Flüssigelektrolyt bietet der Spitze keinen Widerstand. Dann entlädt sich auf einen Schlag der gesamte Energieinhalt, im Extremfall explosionsartig. Der Vorteil des keramischen Elektrolyten: Er ist so fest, dass die Dendriten nicht hindurchkommen, auch dann nicht, wenn Poren eingebaut werden. Denn die sind versetzt angeordnet.

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