Selbstheilender Akku verhindert gefährliche Unfälle

Schanghai (pte021/21.10.2016/12:30) - Forscher der chinesischen Fudan University http://fudan.edu.cn , dem Samsung Advanced Institute of Technology sowie dem Samsung R&D Institute China haben eine neue Familie von Lithium-Ionen-Akkus entwickelt, die Unfälle dank ihrer erstaunlichen Selbstheilungskräfte verhindert. Laut dem Team um Yonggang Wang und Huisheng Peng müssen alle einzelnen Bestandteile des Akkus selbstheilend sein.

Kein Austreten bei Bruch

Die Elektroden der Akkus bestehen aus Lagen parallel ausgerichteter Kohlenstoffnanoröhrchen, zwischen die die benötigten Lithium-Verbindungen in Form von Nanopartikeln - LiMn2O4 für die eine, LiTi2(PO4)3 für die andere Elektrode - eingebettet wurden. Anders als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus können die Lithium-Verbindungen hier nicht aus den Elektroden austreten - weder im Betrieb, noch bei einem Bruch.

Die dünnen Schicht-Elektroden sind jeweils auf einem Substrat aus einem selbstheilenden Polymer fixiert. Zwischen den Elektroden befindet sich ein neuartiges, lösemittelfreies Elektrolyt aus einem Cellulose-basierten Gel, in das eine wässrige Lithium-Sulfat-Lösung eingebettet ist. Dieses Gel-Elektrolyt dient gleichzeitig als Trennschicht zwischen den Elektroden.

Einfach zusammendrücken

Nach einem Bruch reicht es, die Bruchstellen einige Sekunden lang zusammenzudrücken, damit diese wieder zusammenwachsen. Nicht nur das selbstheilende Polymer, auch die Kohlenstoffnanoröhrchen kleben dann wieder perfekt aneinander - dank ihrer parallelen Ausrichtung wesentlich besser als bei Schichten ungeordneter Kohlenstoffnanoröhrchen. Auch das Elektrolyt stellt kein Problem dar. Während sich herkömmliche Elektrolyte bei Luftkontakt sofort zersetzen, ist das neue Gel an der Luft stabil. Frei von organischen Lösemitteln ist es weder brennbar noch toxisch, sondern sicher in der Anwendung.

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