E-Mobilität : Lösung für den Fall explodierender Akkus

Damit wird die Bildung sogenannter Dendriten, das sind nadelspitze Wucherungen auf der Lithium-Elektrode, verhindert. Dendrite können den Elektrolyten durchstoßen, berühren dann die andere Elektrode und es kommt zum Kurzschluss. Ist der Akku hoch aufgeladen, kann eine Explosion die Folge sein.

Die zum Einsatz kommende Passivierungsschicht besticht aus Fullerenen, welche die Forscher in einem Plasma veredelt haben. Plasmen entstehen, wenn Atome und Moleküle durch starke elektromagnetische Felder auseinandergerissen werden. Positive und negative Teilchen bilden dann eine Mischung, die zum Bespiel die Oberfläche von Kunststoffen so aufraut, dass Autolack darauf haftet.

Bei Fullerenen handelt es sich um fußballförmige Moleküle aus Kohlenstoffatomen, die in Fünf- und Sechsecken angeordnet sind. Sie besitzen viele Eigenschaften und sind unter anderem gute Halbleiter, sodass sie in der Mikroelektronik zum Einsatz können. Plasmabehandelt lassen sie Lithium-Ionen passieren, Elektronen jedoch nicht. Aus diesem Grund können Dendrite nicht wachsen. Wird die Elektrode nicht aus reinem Lithium, sondern aus Lithium-Kobaltoxid hergestellt, so sinkt die Kapazität nach 500 Zyklen auf 81 % der Anfangskapazität, berichtet Forschungsleiter Joong Kee Lee. Das entspricht einer Verbesserung um 60 %.

Das nächste Ziel der Wissenschafter ist die Überführung des Prozesses in den industriellen Maßstab. Aktuell erweisen sich die Kosten zur Herstellung der Fullerene als Hindernis: „Wir wollen sie daher durch andere Materialien ersetzen“, erklärt der Forschungsleiter.