Diese Lithium-Batterien haben eingebaute Feuerlöscher
Ihre hohe Energiedichte ermöglicht Lithium-Batterien im Verhältnis zu ihrer Größe enorme Mengen an Energie zu speichern. Das macht sie besonders attraktiv für den Einsatz in Elektroautos oder anderen Geräten, die Akkus benötigen.
Das Problem ist, dass sich diese Batterien auch entzünden können. Dafür gibt es aber bereits immer mehr Lösungen. Eine davon ist ein integrierter Feuerlöscher. Eine Studie zu dieser Art von Batterie haben Forscher im Journal Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
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Batterie mit integriertem Feuerlöscher
Damit Batterien wieder aufgeladen werden, braucht es 2 Komponenten: Eine Kathode, die oft aus nickelhaltigem Oxid besteht. Außerdem, eine Anode, in der Lithium zum Einsatz kommt.
Ein Nebenprodukt ist aber ein brennbares Gas. Entzündet sich dieses, kann auch die Batterie brennen und das stundenlang. Auch giftiger Rauch wird dabei freigesetzt. Ein Prototyp für eine Batterie soll aber nicht nur die Flammen, sondern auch die Dämpfe, die sie verursachen, verhindern.
Die Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften setzen auf die Integration eines Feuerlöschsystems in Lithium-Batterien, um Brände zu vermeiden. Sie haben einen Prototyp entwickelt, bei dem flammhemmende Stoffe direkt in den Kathoden enthalten sind.
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Die Batterie im Test
Um die neue Batterie zu testen, verglichen die Forschenden sie mit einer handelsüblichen Lithium-Batterie und erhitzten beide schrittweise. Beide Batterien begannen ab einer Temperatur von 212 Grad Celsius zu überhitzen.
Die speziellen Polymere, die die Flammen in der neuen Batterie hemmen sollen, begannen zu diesem Zeitpunkt aber auch im Inneren der Kathoden zu zerfallen. Dadurch wurden flammenhemmende Radikale freigesetzt, die die brennbaren Gase unterdrücken.
Die handelsübliche Lithium-Batterie explodierte nach dem Überschreiten von 248 Grad nach 13 Minuten. 1.832 Grad waren die Flammen heiß. Die neue Batterie mit integriertem Feuerlöscher erreichte eine Höchsttemperatur von 428 Grad und fing kein Feuer.
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Die Zukunft der Batterie
"Diese intelligente Gasmanagement-Strategie verbessert sowohl die thermische Sicherheit als auch die elektrochemische Stabilität und bietet einen transformativen Weg zu brandsicheren Li- Metall-Batterien für fortschrittliche Energiespeicheranwendungen", heißt es von den Autoren in der Studie.
Damit die Batterie in Zukunft Brände verhindern kann, muss sie in großem Maßstab produziert und in vielen Geräten eingesetzt werden. Dafür müssen die Forscher aber erst dafür sorgen, dass sich ihr Prototyp zuverlässig und kosteneffizient in Serienfertigung umsetzen lässt.
Von Batterieherstellern werden bereits Chemikalien verwendet, die Brände verhindern sollen. Oft funktioniert das aber nicht wie gewünscht, wie ältere Studien zeigen. Außerdem setzen diese Chemikalien bei Erhitzung noch mehr Giftstoffe frei. Diese neue Batterie kann jedenfalls die Gasbildung und die Freisetzung von Sauerstoff verringern.