Brandgefährlich

Auf der Suche nach dem sicheren Lithium-Ionen-Akku

Wie lässt sich verhindern, dass sich Lithium-Ionen-Akkus entzünden? Mit Hilfe der Kernspinresonanzspektroskopie versuchen Wissenschaftler der University of Cambridge, die chemischen Vorgänge zu untersuchen und damit Lösungswege für ein noch nicht gelöstes Problem aufzuzeigen.

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Die Cambridge-Forscher setzen erstmals Kernspinresonanzspektroskopie für die Beobachtung des Innenlebens von Lithium-Ionen-Akkus ein, um die chemischen Prozesse genauer analysieren zu können. Bisher wurden dafür eher theoretische Modelle und Elektronenmikroskope benutzt.

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Warum sich Lithium-Ionen-Akkus entzünden können, ist bereits bekannt - über verschiedene Lade- und Entladezyklen können sich kleinste Lithium-Fasern, auch Dendriten genannt, auf den Kohlenstoffanoden des Akkus bilden. Diese können zu Kurzschlüssen führen, die zu einer schnellen Überhitzung und letztlich zu einem Brand führen können.

Das ist nicht nur ein Problem für Handys oder Notebooks. Es betrifft auch die Automobilindustrie, deren Elektroautos zum Teil mit Starkstrom schnell geladen werden können.

Noch wurde aber kein Weg gefunden, um die Zahl der entstandenen Dendriten zu quantifizieren. Durch Beobachtung eines 1 cm langen Akkus im Kernspinresonanzspektroskop hoffen die Forscher von der University of Cambridge das zu ändern. Sie beschreiben ihre Methode unter dem Titel "In situ NMR observation of the formation of metallic lithium microstructures in lithium batteries" im Nature-Materials-Magazin.

Clare P. Grey, die an dem Projekt beteiligt ist, dazu: "Brandsicherheit ist eines der großen Probleme, das wir lösen müssen, bevor wir zur nächsten Generation von Lithium-Ionen-Akkus kommen und bevor wir sie sicher bei mehr Transportmitteln einsetzen können. Da wir nun die Dendriten-Bildung innerhalb intakter Akkus beobachten können, können wir herausfinden, wie sie sich bilden und unter welchen Umständen."

Sobald Forschungsergebnisse vorliegen, unter welchen Umständen sich die Dendriten bilden, sollen auch mögliche Lösungswege schnell überprüft werden können.

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