Forscher haben eine selbstlöschende E-Auto-Batterie entwickelt, die das Brandrisiko vermindern soll. Ein Teil davon besteht aus Feuerlöscher-Komponenten. Die Hintergründe.
Die Zukunft der Mobilität wird wahrscheinlich in elektrisch betriebenen Fahrzeugen liegen. Denn durch die zunehmende Umstellung der Stromnetze auf Ökostrom entstehen bei den Fahrzeugen keine Emissionen im Betrieb.
Lediglich bei der Herstellung fallen Kohlenstoffdioxid und andere Treibhausgase an. Trotzdem gibt es weiterhin Vorbehalte gegen die nachhaltige Technologie. Schließlich sind Batterien hochentzündlich und können so zu einem Sicherheitsrisiko werden.
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In einer kürzlich veröffentlichten Studie präsentieren Forscher eine neue Entwicklung im Bereich der Akkutechnologie: eine selbstlöschende, wiederaufladbare E-Auto-Batterie. Die Wissenschaftler tauschten dafür die bislang genutzten, hoch entflammbaren Elektrolyte aus. Denn diese basieren meist auf einem Lithiumsalz und einem organischen Lösungsmittel und machen eine Batterie zur Brandgefahr.
Selbstlöschende E-Auto-Batterie über großen Temperaturbereich sicher
Stattdessen setzte das Team Materialien ein, die etwa in kommerziellen Feuerlöschern vorkommen. Dadurch ist die Batterie in der Lage, eigenständig Brände zu löschen. Der Elektrolyt erwies sich über einen breiten Temperaturbereich, von etwa minus 75 bis plus 80 Grad Celsius, als wirksam.
Die im Labor hergestellten Batterien leiteten die Wärme ab und löschten interne Brände. Bei einem Nagelpenetrationstest, einem gängigen Verfahren zur Bewertung der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien, widerstanden die neuen Batterien der Durchdringung durch einen Nagel, ohne Feuer zu fangen.
Die Entwicklung der Forscher scheint äußerst relevant. Denn Batterien sind im Betrieb sowie beim Laden und Entladen teils starken Temperaturschwankungen ausgesetzt. Energiedichte Batterien, wie Lithium-Ionen-Akkus, enthalten ein Elektrolyt, das von organischen Molekülen dominiert wird. Diese Moleküle sind hoch entflammbar.
Sie erhöhen das Risiko eines thermischen Durchgehens – einem unkontrollierbarem Prozess, bei dem überschüssige Wärme im Inneren der Batterie unerwünschte chemische Reaktionen beschleunigt. Die Temperaturen innerhalb des Akkus können dadurch in einer Sekunde um Hunderte von Grad steigen. Feuer oder Explosion sind mögliche Folgen.
Haltbarkeit von Batterien wird durch neues Elektrolyt nicht beeinflusst
Für ihr Elektrolyt konzentrierten sich die Forscher auf die Anpassung erschwinglicher kommerzieller Kühlmittel. Diese sollten nicht entflammbar sein, Wärme gut vom Batteriepack ableiten und über einen weiten Temperaturbereich funktionieren. Sie wählten eine Flüssigkeit namens Novec 7300, die gering toxisch, nicht entflammbar ist und nicht zum globalen Erwärmungspotenzial beiträgt.
Durch die Kombination dieses Fluids mit mehreren anderen Chemikalien entstand ein Elektrolyt, welcher die gewünschten Eigenschaften aufwies. Die neue Mischung sticht auch durch ihre Haltbarkeit hervor, denn nach einem Jahr wies die entwickelte Batterie keinerlei Kapazitätsverlust auf. Vielleicht entsteht durch die Forschungsergebnisse eine neue Generation an Elektrofahrzeugen, die noch sicherer für die Menschen und die Umwelt ist.
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