Ultraschall schützt Batterien vor Feuer

Forscher der University of California in San Diego haben einen Weg gefunden, Akkus sicherer zu machen, indem Ablagerungen in Lithium-Metall-Akkus dank entsprechendem Generator frühzeitig zerstört werden. [...]

Das winzige Modul macht Lithium-Batterien sicher.
Das winzige Modul macht Lithium-Batterien sicher. (c) David Baillot / UCSD

Forscher haben in Lithium–Metall–Batterien ein kleines Aggregat integriert, das während der Ladevorgangs Ultraschall emittiert. Dieser lässt flüssige Elektrolyte, die sich zwischen Anode und Kathode befinden, gewissermaßen tanzen. Dabei werden leistungsmindernde Dendrite im Anfangsstadium zerstört.

Kampf gegen Ablagerungen

Dendrite wachsen sich während des Ladens zu nadelspitzen Ablagerungen auf der Anode aus. Im Extremfall durchstoßen sie den Elektrolyten, sodass ein Kurzschluss entsteht, bei dem der brennbare Elektrolyt Feuer fängt. Der Ultraschall–Generator besteht aus handelsüblichen Teilen, wie sie auch in Smartphones verwendet werden. Er erzeugt Schallwellen im extrem hohen Frequenzbereich – zwischen 100 Mio. und zehn Mrd. Hertz. Er lässt sich auch in Lithium-Ionen-Batterien verwenden, die ebenfalls mit dem Dendrit-Problem zu kämpfen haben.

Die modifizierte Lithium–Metall–Batterie hielt 250 Lade- und Entladezyklen durch, weitaus mehr als Stromspeicher dieser Art ohne Ultraschall–Generator. Der Dendriten-Schutz ermöglicht laut den Wissenschaftlern auch kürzere Ladezeiten mit sehr hohen Strömen. Die Rekordladezeit, die das Team um James Friend, Professor für Mechanik und Raumfahrt, und Ping Liu, Professor für Nanoengineering, erreichte, lag bei zehn Minuten – von null auf 100 Prozent.


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