Roter Phosphor verhindert Explosion von Lithium-Akkus

25. Februar 2019, 15:39 Uhr
Roter Phosphor verhindert Explosion von Lithium-Akkus
Roter Phosphor verhindert Explosion von Lithium-Akkus
Forscher der Rice University haben ein Alarmsystem konzipiert, das davor warnt, wenn beim Laden von Lithium-Akkus ein Kurzschluss (mit heftigem Resultat) droht. Im Prinzip handelt es sich dabei um eine zusätzliche Folie aus rotem Phosphor. Es kann sogar noch eine zusätzliche Elektrolytfolie eingezogen werden, welche die Anode von der Kathode sicher trennt.

Bei Lithium-Metall-Akkus besteht das Risiko, dass sich mit der Zeit Lithium-Dendriten ausbilden. Diese spitzen Auswachsungen können dann einen verheerenden Kurzschluss auslösen. Ist aber eine Phosphor-Zwischenschicht vorhanden, wird diese von den Dendriten als erstes durchbohrt. Dies hat Folgen, die man zunächst zwar nicht sehen, aber messen kann.

Sobald nämlich diese rote Schicht verletzt wird, ändert sich der Ladestrom, was ein Indikator für drohende Gefahr darstellt. Das sowieso vorhandene und nur auf diese Schicht sensibilisierte BMS (Batterie-Management-System) beendet dann sofort den Ladeprozess. Die Folie aus rotem Phosphor hat bei den durchgeführten Experimenten ansonsten keinen nennenswerten Einfluss auf die Akku-Eigenschaften.

Sicherheit

Das Forscher-Team um James Mitchell Tour hat zwecks Demonstration eine transparente Lithium-Metall-Zelle hergestellt, bei der man das Dendriten-Wachstum beobachten kann. Auf diese Weise konnte die Kausalität zwischen Ladestromveränderung und der Verletzung der Phosphorschicht belegt werden.

Da Lithium-Akku-Zellen in Stückzahlen gebaut werden, kann man laut Tour nicht dafür garantieren, dass alle fehlerlos sind. Wenn aber nur ein paar davon explodieren, verlieren Menschen (und vor allem Fluggesellschaften) das Vertrauen in diesen Akku-Typ, wie das schon einmal bei Samsungs Galaxy Note 7 passiert ist. Noch heute wird an Flughäfen explizit auf das Verbot des Mitführens dieses Smartphones hingewiesen. Der Image- und wirtschaftliche Schaden unsicherer Akkus ist also beträchtlich. Angeblich soll es bei der Herstellung kein Problem sein, diese zusätzliche Phosphorfolie einzubringen.
 
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