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Energiespeicher

Batterie mit eingebautem Feueralarm

Lithium-Ionen-Akkus geraten immer wieder in Kritik, weil sie einen potenziellen Brandherd darstellen. Ein neu entwickelter Akku soll warnen, wenn ein Kurzschluss droht.

Wissenschaftler der Stanford University haben eine Lithium-Ionen-Batterie entwickelt, die den Nutzer davor warnt, dass sie in nächster Zeit überhitzen und in Brand geraten könnte. Damit sollen die Akkus von Handys, Laptops aber auch Elektroautos und Flugzeugen sicherer werden, ohne in ihrer Leistung eingeschränkt zu sein.

Eine Ursache für Kurzschlüsse sind häufig sogenannte Dendriten. Diese bilden sich, wenn die Ionen, die normalerweise zwischen Anode und Kathode hin- und herfließen, an der Anode hängen bleiben: Sie sammeln sich dann als elektrochemische Metall-Ablagerungen und wuchern allmählich weiter. Wächst ein solcher Dendrit an der Anode bis hin zur Kathode ist der Kurzschluss unvermeidlich.

Um Dendriten frühzeitig erkennen zu können, hat das Team um Yi Cui Lithium-Polymer-Akkus nun mit einer Zusatzfunktion ausgestattet. Bei diesem Batterietypus sind Anode und Kathode durch eine Schicht aus porösem Kunststoff verbunden, in der sich die Ionen bewegen. Die Forscher platzierten innerhalb des Kunstoffs eine wenige Nanometer dicke Schicht Kupfer. Diese funktioniert als Sensor und kann den Spannungsunterschied zwischen sich und der Anode messen. Wenn der Lithium-Dendrit das Kupfer berührt, fällt die Spannung auf Null und teilt dem Nutzer mit, dass die Wucherung schon bis zur Hälfte der Batterie gewachsen ist. Diese Warnung gibt ihm genügend Zeit, den Akku zu ersetzen.

Wenn dieses System marktreif ist, könnte es ein wesentliches Sicherheitsrisiko ausschalten. Andere Schwachstellen der Lithium-Ionen-Batterie, die durch chemische oder mechanische Prozesse hervorgerufen werden, werden dadurch allerdings nicht gelöst.

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