Neuer Elektrolyt für sichere Batterien

Gummiartiger Elektrolyt für  mehr Sicherheit

Foto: Washington State University

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Wissenschaftlern der Washington State University ist es offenbar gelungen, den Elektrolyt einer Lithium-Zelle so zu verändern, dass ein Feuer durch Überhitzung nahezu ausgeschlossen ist. Die elektrischen Eigenschaften sollen dabei erhalten bleiben. Ein Patent ist schon beantragt.

Moderne Lithium-Ionen Batterien speichern viel mehr Energie und halten dabei immer mehr Zyklen. Elektroautos mit einer großen Reichweite und Elektronik wie Handys, Smartphones oder Tablets sind ohne heutige Zellen kaum denkbar.

Doch im Vergleich zu Blei-Batterien oder Zellen mit NiMh- (Nickel-Metallhydrid) oder NiCd-Technik (Nickel-Cadmium) sind sie nicht wirklich sicher. Erst durch zusätzliche Schaltkreise kann die maximale Ladespannung begrenzt werden und somit eine Überhitzung verhindert werden. Autohersteller begegnen dem Problem mit einem so genannten BMS (engl. Battery-Management-System), das ständig die Spannung, den Strom und die Temperatur kontrolliert. Bei etwaigen Störungen kann das Fahrzeug gestoppt werden und der Nutzer erhält eine Warnung. Trotzdem kommt es manchmal zu Fehlern, die auch das beste Überwachungssystem überfordert.

Der Elektrolyt, also das leitfähige Medium im Inneren einer Li-Ion Batterie, ist meist flüssig oder gelartig. Beim Entladen der Zelle fließt Strom, der zu einer Erwärmung führt. Wird die Temperatur zu hoch, schaltet das BMS ab oder – bei einfacheren Geräten – löst eine Temperatursicherung aus. Das funktioniert jedoch nur bei einer intakten Elektronik. Genau an diesem Punkt setzten die Forscher aus den USA an, die nach einer Alternative für den flüssigen Elektrolyt suchten. Ein festes Medium schied aus, da das Verbinden der Anode und Kathode nicht gut funktionierte. Auch die Leitfähigkeit konnte nicht mit der eines flüssigen Elektrolyts konkurrieren. Die Lösung des Problems scheint einfach: Eine Mischung aus einer leitfähigen Flüssigkeit und einem festen Stoff wies die nötigen Eigenschaften auf. Der Clou an der Technik: Wird die Zelle zu heiß, schmilzen die festen Bestandteile und die Leitfähigkeit wird herabgesetzt. Bei einem weiteren Anstieg der Temperatur kommt es somit zu einer Unterbrechung des Stromkreises.

Der neue Elektrolyt kann zu einer signifikanten Verbesserung der Sicherheit von Li-Ion Zellen beitragen. Ein Problem wird sicherlich sein, dass nach einer zu hohen Temperatur die Zelle nicht weiter benutzt werden kann. Trotzdem ist dieses Problem immer noch viel besser als ein etwaiges Feuer. Abzuwarten bleibt, ob sich ein Partner in der Industrie findet, der das System verwenden möchte. Wenn ja, sollten die Bilder von brennenden Laptops und Elektroautos endgültig der Vergangenheit angehören. Wobei Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor generell eher Tendenzen zeigen, sich ungeplant zu entzünden.

Quelle: electriccarsreport

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