Rückbildung gefährlicher Dendriten

Hitze kann Smartphone-Akkus haltbarer machen

publiziert: Dienstag, 6. Okt 2015 / 08:58 Uhr / aktualisiert: Dienstag, 6. Okt 2015 / 13:30 Uhr
Hitze hilft gegen Dendriten und macht den Akku haltbarer.
Hitze hilft gegen Dendriten und macht den Akku haltbarer.

Hitze gilt allgemein als eher schädlich für Akkus von Geräten wie Smartphones und Laptops. Doch sie kann auch dazu beitragen, die Lebensdauer der Batterien zu verlängern. Das haben Forscher am California Institute of Technology (Caltech) festgestellt.

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Denn die richtige Erwärmung führt zur Rückbildung sogenannter Dendriten, die im Laufe der Zeit auf den Elektroden wachsen. Eben diese Filamente sind ein grosses Problem. Denn sie gefährden Haltbarkeit und Sicherheit gängiger Lithium-Ionen-Akkus und anderer Baterriearten.

55 Grad reichen bereits aus

«Dendriten sind gefährlich und reduzieren die Kapazität wiederaufladbarer Batterien», erklärt Asghar Aryanfar, Maschinentechniker am Caltech. Die Filamente wachsen im Laufe vieler Ladezyklen auf der Anode eines Akkus und bestehen aus deren Material. Das kann letztendlich sogar zum Kurzschluss führen. Da die Elektrolyte in Akkus oft entflammbar sind, zünden sie dann womöglich. Der nun in «The Journal of Chemical Physics» veröffentlichten Studie zufolge ist es ausgerechnet mit Hitze möglich, den im wahrsten Sinne des Wortes brandgefährlichen Dendriten beizukommen.

Aryanfar und seine Kollegen haben auf einem Test-Akku gezielt Lithium-Dendriten gezogen. Dann haben sie den Akku über mehrerer Tage erhitzt. Bei einer Temperatur von 55 Grad ist die Länge der Filamente um bis zu 36 Prozent zurückgegangen. Einer Computersimulation zufolge liegt das daran, wie sich Atome in den Dendriten beim Erwärmen bewegen. Es kommt demnach zu genug Verschiebungen, dass der Dendrit quasi zusammenbricht.

Revitalisierende Wirkungen

Die aktuellen Erkenntnisse ändern zwar nichts daran, dass hohe Temperaturen bei Akkus zu anderen unerwünschten Effekten wie spontaner Entladung oder chemischen Reaktionen im Inneren führen können. Dennoch zeigen die Resultate, dass richtiges Erwärmen auch revitalisierend auf Akkus wirken könnte. Das ist nicht nur für die heute üblichen Lithium-Ionen-Akkus potenziell relevant. «Das Dendriten-Problem betrifft auch alle wiederaufladbaren Batterien», betont Aryanfar abschliessend.

(pte)

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