Sicherheits-Feature für Akkus Selbstauslösender Feuerlöscher wird in Lithium-Ionen-Batterien integriert

Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Diverse Akku-Brände haben branchenübergreifend Verbesserungsbedarf aufgezeigt. Die einstweilige Lösung haben nun Forscher der Stanford-Universität gefunden. Sie integrierten in die Akkus ein sich selbst freisetzendes Feuerschutzmittel.

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Erreicht der jeweilig verbaute Akku eine zu hohe Temperatur, wird der Löschprozess ausgelöst. Die Kunststoffummantelung schmilzt und das „Triphenylphosphat“ wird freigesetzt. Dem Forscher-Team zufolge wird der Schmelzpunkt bei ungefähr 160 Grad Celsius erreicht. Die Reaktionszeit in den bisherigen Testläufen hat zudem ebenfalls überzeugt. Gerade einmal vier Zehntel-Sekunden vergingen zwischen dem Auslösen und der Beendigung des Löschvorgangs.
Erreicht der jeweilig verbaute Akku eine zu hohe Temperatur, wird der Löschprozess ausgelöst. Die Kunststoffummantelung schmilzt und das „Triphenylphosphat“ wird freigesetzt. Dem Forscher-Team zufolge wird der Schmelzpunkt bei ungefähr 160 Grad Celsius erreicht. Die Reaktionszeit in den bisherigen Testläufen hat zudem ebenfalls überzeugt. Gerade einmal vier Zehntel-Sekunden vergingen zwischen dem Auslösen und der Beendigung des Löschvorgangs.
(Bild: Yi Cui, Stanford Education)

In einer Kunststoffhülle verschlossen, integrierten die Wissenschaftler in den Separator das Flammenschutzmittel Triphenylphosphat. Grundsätzlich werden mit dem Separator nur die beiden Elektroden voneinander abgegrenzt. Was zunächst relativ banal klingt, könnte der nächste entscheidende Schritt hin zu mehr Sicherheit in der Akku-Technologie bedeuten.

Erreicht der jeweilig verbaute Akku eine zu hohe Temperatur, wird der Prozess ausgelöst. Dem Forscher-Team zufolge wird der Schmelzpunkt bei ungefähr 160 Grad Celsius erreicht. Die Kunststoffummanetlung schmilzt und das Triphenylphosphat wird freigesetzt.

Die Reaktionszeit in den bisherigen Testläufen hat zudem ebenfalls überzeugt. Gerade einmal vier Zehntel-Sekunden vergingen zwischen dem Auslösen und der Beendigung des Löschvorgangs. Als vollkommen ausreichend wird dieses Sicherheits-Feature jedoch noch nicht angesehen.

Das neunköpfige Wissenschaftler-Team arbeitet deshalb bereits an der Entwicklung von nichtentflammbaren Akkus. Erste Versuche, das Brandschutzmittel direkt in dem Elektrolyt zu platzieren, wurden wieder verworfen. Zwar war die Funktionsfähigkeit gegeben, der Einbau wirkte sich jedoch im großen Umfang negativ auf die Speicherleistung aus.

Erfolgreicher verlief die Entwicklung eines Frühwarnsystems. Dieses hatten das Team um Materialforscher Yi Cui schon vor mehreren Jahren entwickelt. Ein Kupferdraht, mit einer Stärke von nur wenigen Nanometern, wurde in den Akku integriert. Die Aufgabe des Drahtes besteht darin, die Gefahr eines Kurzschlusses zu identifizieren.

Dass die Akku-Brandgefahr auch in der Öffentlichkeit aufgegriffen und diskutiert wird, liegt hauptsächlich an zwei prominenten Vorfällen. Im Jahr 2013 verhalf der amerikanische Elektrofahrzeug-Pionier Tesla der Akku-Brand-Thematik ungewollt zu einem ersten vorläufigen Höhepunkt. Bei mehreren Fahrzeugen hatten sich die Batterien entzündet, bevor schlussendlich die gesamten Fahrzeuge ausbrannten.

Die Vorfälle sind zwar relativ selten, jedoch halten sie bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt an. Tesla selbst sprach von isolierten Ereignissen. Unabhängige Experten vermuteten jedoch zumindest bei einigen Vorfällen eine Überreizung der Batterie zugunsten einer größeren Reichweite.

Der zweite medienwirksame Vorfall, der auf Akku-Brände zurückzuführen ist, ereilte im Jahr 2016 diesmal die Smartphone-Branche. Genauer gesagt traf es den südkoreanischen Hersteller Samsung, dessen Modell Galaxy Note 7 mehrmals ausgebrannt beziehungsweise sogar explodiert war. Auch hier war der Auslöser nach längerer Ursachenforschung in den verbauten Akkus gefunden worden.

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