Neues Material in Akkus verhindert Batteriebrände bei E-Autos
Eine der größten Gefahren bei Lithium-Akkus ist das sogenannte „thermische Durchgehen“ (Thermal Runaway). Wird eine Batterie beschädigt, kann sie sich durch den chemischen Prozess im Inneren auf in kürzester Zeit stark erhitzen.
Das macht es etwa sehr kompliziert, E-Autos nach Unfällen sicher zu entsorgen. Je nach Batterie kann diese sich über Tage oder Wochen immer wieder selbst neu entzünden. Zudem werden giftige Gase freigesetzt.
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Neues Material funktioniert als "Sicherung"
„Thermisches Durchgehen ist einer der Hauptgründe für Batteriebrände bei Elektroautos“, heißt es in einer Pressemeldung. Dabei könne die Temperatur der Batterien in kurzer Zeit auf mehr als 1.000 Grad ansteigen.
Ein neues Material von LG Chem, einer Forschungsabteilung des Technologiekonzerns LG, soll das verhindern. Entwickelt wurde eine temperaturempfindliche und sicherheitsverstärkte Schutzschicht (SRL). Sie funktioniert wie eine Art „Sicherung“. Ihr elektrischer Widerstand ändert sich je nach Temperatur.
Elektrischer Widerstand steigt mit der Temperatur
Steigt die Temperatur der Batterie über den normalen Bereich, zwischen 90 und 130 Grad, verändert das Material dafür seine Struktur. Pro Grad Temperaturanstieg nimmt der Widerstand um 5.000 Ohm zu.
Laut LG Chem ist der maximale Widerstand des neuen Materials dadurch 1.000-Mal höher als bei normalen Temperaturen. Dadurch unterdrückt es aktiv den Stromfluss und verhindert das thermische Durchgehen. Geht die Temperatur wieder, nimmt auch der Widerstand wieder ab.
Die Schicht ist nur einen Mikrometer dick, also 1/100stel eines menschlichen Haares. Sie wird zwischen der Kathodenschicht und des Stromabnehmers angebracht. Dort kann es einen Batteriebrand frühzeitig verhindern.
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Batterie bestand Sicherheitstests
Die Forscher erprobten das Material mit Penetrations- und Aufpralltests. Dabei entzündeten sie sich entweder gar nicht erst, oder die Flammen wurden bereits nach kurzer Zeit erstickt.
84 Prozent der herkömmlichen Lithium-Kobalt-Oxid-Batterien fingen beim Durchstechen mit einem Nagel Feuer. Bei Batterien mit der neuen Schutzschicht entstanden hingegen gar keine Flammen.
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Beim Aufpralltest wurde ein 10-kg-Gewicht auf Nickel-Kobalt-Mangan-Batterien für E-Autos fallen gelassen. Alle Standardbatterien und fingen Feuer. 70 Prozent der Batterien mit dem neuen Schutzmaterial brannten hingegen gar nicht. Bei 30 Prozent entstanden nur für wenige Sekunden Flammen. Die zugehörige Studie wurde im Fachmagazin Nature veröffentlicht.
LG hofft auf baldige Massenproduktion
Laut LG Chem könnte das Material zeitnah in die Massenproduktion gehen. Sicherheitstests für mobile Batterien wurden bereits abgeschlossen. Die Sicherheitstests für Batterien mit hoher Kapazität für E-Autos sollen 2025 durchgeführt werden. Ein Datum, wann das Material kommerziell eingesetzt werden könnte, gibt es aber noch nicht.