Zinn schützt Batterien vor fatalen Explosionen

Experimentierplatz der kanadischen Röntgenquelle: für Batterieforschung ideal (Foto: usask.ca)

Edmonton/Saskatoon (pte001/02.08.2024/06:00) - Forscher der University of Alberta ( https://www.ualberta.ca/ ) wollen mit einer zinnhaltigen dünnen Schicht zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten das Wachstum sogenannter Dendriten und somit die Gefahr eines Brandes oder einer Explosion von Akkus bannen. Bisher können Dendriten aus der lithiumhaltigen Elektrode herauswachsen und die Isolation durchstoßen. Die nadelspitzen Auswüchse sorgen dann für folgenschwere Kurzschlüsse.

Röntgenlicht für die Optimierung

Erfreuliche Nebeneffekte derart ausgerüsteter Batterien: Sie lassen sich laut den Forschern mit höheren Strömen und damit schneller laden. Zudem überstehen sie mehr Lade- und Entladezyklen, heißt es. Die Bildung der Dendriten hat Lingzi Sang zuvor mit seinem Team mithilfe der "Canadian Light Source" (CLS) an der University of Saskatchewan ( https://www.usask.ca/ ) im Detail beobachtet.

Die CLS ist eine der hellsten und schärfsten Röntgenquellen der Welt, die für die Materialentwicklung genutzt wird. Sie diente auch dazu, die Struktur der zinnhaltigen Schicht so zu gestalten, dass das Dendritenwachstum optimal unterdrückt wird. Statt der Auswüchse verteilt sich das Lithium unter der Schutzschicht völlig gleichmäßig, sodass eine glatte Oberfläche entsteht.

Geeignet für industriellen Einsatz

"Als Chemiker finde ich es besonders faszinierend, dass wir Zugang zu der genauen Zinnstruktur hatten, die wir in die Batterie eingeführt haben", so Sang. Dieser neuartige Ansatz berge erhebliches Potenzial für industrielle Anwendungen. "Unser nächster Schritt besteht darin, einen nachhaltigen, kostengünstigen Ansatz für das Aufbringen der Schutzschicht in der Batterieproduktion zu finden", fügt Sang hinzu.

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