Forscher machen Entdeckung, die Lithiumexplosionen reduzieren könnte

Jun 11, 2023

2. August (UPI) – Forscher haben eine Entdeckung gemacht, die zu besseren Lithium-Metall-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien führen und gleichzeitig deren Explosionsgefahr verringern könnte.

Derzeit dominieren Lithium-Ionen-Batterien den Markt für alles, von Smartphones über Elektrofahrzeuge bis hin zu Solar- und Windenergietechnologien.

Lithium-Ionen-Batterien speichern positiv geladene Lithiumatome in einer käfigartigen Kohlenstoffstruktur, die eine Elektrode umhüllt. Bei Lithium-Metall-Batterien beschichtet das Metall stattdessen direkt die Elektrode, wodurch viel mehr Lithium verwendet werden kann und die Leistung der Batterie verdoppelt wird.

Allerdings birgt diese Leistungssteigerung Gefahren. Lithium reagiert leicht mit Chemikalien und kann bereits beim Hinzufügen des Metalls zur Elektrode korrodieren, was zu einer erhöhten Brand- und Explosionsgefahr führt.

Forscher des California NanoSystems Institute an der University of California in Los Angeles haben eine Methode entwickelt, mit der sich das Lithiummetall schneller abscheiden lässt, als es korrodieren kann. Dadurch konnten sie erstmals sehen, in welche Form sich die Atome des Metalls organisieren.

Die Forschung wurde am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

„Es gibt Tausende von Veröffentlichungen über Lithiummetall, und die meisten Beschreibungen der Struktur sind qualitativer Art, wie etwa ‚klumpig‘ oder ‚säulenartig‘“, sagte Yuzhang Li, der korrespondierende Autor der Studie, in einer Pressemitteilung.

„Es war für uns überraschend, dass wir, als wir Oberflächenkorrosion verhinderten, anstelle dieser schlecht definierten Formen ein einzelnes Polyeder sahen, das theoretischen Vorhersagen auf der Grundlage der Kristallstruktur des Metalls entspricht. Letztendlich ermöglicht uns diese Studie, unser Verständnis zu überarbeiten.“ Lithium-Metall-Batterien.

Die Forscher sagten, dass Wissenschaftler, die mit dem Verständnis der wahren Form von Lithium ausgestattet sind, das als „eine zwölfseitige Figur, ähnlich den Würfeln, die in Rollenspielen wie Dungeons and Dragons verwendet werden“, beschrieben werden, das Explosionsrisiko senken können, indem sie es hinlegen Atome in einer geordneten Form.