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Smartphones bald sicherer? Molekül-Feuerlöscher stoppt Akku-Brände

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Ein Samsung Galaxy Note 7 fängt Feuer, nachdem Druck auf den voll geladenen Akku ausgeübt wurde.

(Foto: REUTERS)

Vor explodierenden Smartphones muss sich möglicherweise bald niemand mehr fürchten. Forscher präsentieren eine Lösung, wie sich Brände von Akkus vermeiden lassen - ohne die Nachteile bisheriger Methoden.

Brennende Akkus sind eine reale Gefahr für Smartphone-Besitzer, wie das Debakel von Samsung mit seinem Smartphone Galaxy Note 7 zeigte. Auch bei Elektroautos hatten in der Vergangenheit brennende Akkus für Schlagzeilen gesorgt. Die leistungsstarken Lithium-Ionen-Akkus von heute weisen eine hohe Energiedichte auf. Durch einen Kurzschluss, Erhitzen oder Aufprall können sie anfangen zu brennen oder sogar explodieren. Lebensgefährlich für Verbraucher - doch Forscher aus den USA wollen dem nun mit einer Art eingebautem Feuerlöscher begegnen.

Die Gefahr schlummert in den Elektrolyten im Inneren der Akkus. Durch sie verläuft der Austausch von Elektroden zwischen Kathode und Anode. Da das Lithium in den Akkus heftig mit Wasser reagiert, sind die Elektrolyte wasserfrei, aber brennbar. Werden sie heiß, kann sich eine chemische Reaktion im Innern aufschaukeln - es kommt im schlimmsten Fall zur Explosion.

Das Problem ist nicht neu und Hersteller haben in den vergangenen Jahren an Wegen gearbeitet, das Brandrisiko des Elektrolyts zu mindern. Eine Möglichkeit ist die Zugabe des Flammschutzmittels TPP (Triphenylphosphat). Das hat jedoch einen erheblichen Nachteil: "Die Beigabe von TPP in den Elektrolyten senkt die Energiedichte und Ionenleitfähigkeit, was die Leistung der Batterien mindert", schreiben Kai Liu und seine Kollegen von der Stanford University in Kalifornien.

Bei Überhitzung tritt Brandschutzmittel aus

Die US-Forscher haben daher eine andere Lösung für das Brand-Problem erdacht: Sie nahmen ein spezielles Bauteil des Akkus und bauten es zum internen Feuerlöscher um. Gemeint ist der Separator, der in der Mitte der Zelle Kathode und Anode voneinander trennt, gleichzeitig aber Ionen durchlässt, um den Stromfluss zu ermöglichen. Der Clou der Stanford-Wissenschaftler: Ihr Separator besteht aus Fasern, die einen Kern aus TPP haben.

Umgeben ist das Brandschutzmittel in den Fasern von einem Polymer, das einen niedrigen Schmelzpunkt hat. Wenn der Akku überhitzt, wird der Schutzmechanismus aktiviert: "Wird der Schmelzpunkt des Polymers erreicht, schmelzen die Fasern und das eingekapselte TPP wird freigesetzt", schreiben die Forscher. Das Gemisch aus Elektrolyt und TPP mache einen Brand des Akkus unmöglich, wie Laborversuche ergeben hätten.

Das Ergebnis: ein Akku, der sowohl gegen Explosion geschützt ist als auch eine große Leistung aufweist. Möglicherweise gehört das Problem explodierender Smartphones bald der Vergangenheit an.

Quelle: n-tv.de, kst

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