Schwer entflammbar

Akkus sollen mobile Elektrogeräte und Fahrzeuge in allen Anwendungssituationen sicher mit Energie versorgen. Das bedeutet, dass alle verwendeten Materialien und Chemikalien möglichst ungiftig und schwer entflammbar sein sollten. Dies gilt insbesondere auch für die verwendeten Elektrolyte. Elektrolyte haben die Aufgabe, einen Ladungsausgleich zu ermöglichen.

Stand der Technik

Bei den heute immer öfter eingesetzten Lithium-Ionen-Akkus gleichen die positiv geladen Lithium-Ionen die zum Laden oder Entladen notwendige Bewegung der Elektronen aus. Je besser die Beweglichkeit der Lithium-Ionen, desto leistungsfähiger ist der Akku. Viele der derzeit verfügbaren und als sicher geltenden Elektrolyte haben den Nachteil, dass sie nur eine geringe Beweglichkeit der Lithium-Ionen erlauben. Dies gilt insbesondere für Feststoffelektrolyte und ionische Flüssigkeiten.

Technologie

Wissenschaftler am Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK) des KIT haben einen neuen Elektrolyten entwickelt, der eine gute Beweglichkeit der Lithium-Ionen ermöglicht und gleichzeitig schwer entflammbar ist. Die neue Elektrolytlösung besteht aus einem Gemisch aus einem ringförmigen Carbonat, wie beispielsweise Ethylencarbonat, und einem Sulfonderivat, wie beispielsweise Dimethylsulfon. Die Moleküle sind relativ klein und behindern die Bewegung der Lithium-Ionen kaum.

Vorteile

Der am KIT entwickelte Elektrolyt ist im Vergleich zu vielen bisher bekannten flüssigen Elektrolyten deutlich schwerer entflammbar. So liegt der Flammpunkt der neuen Elektrolytmischung bei über 140 Grad Celsius. Die Flüssigkeit weist zudem eine vergleichsweise geringe Viskosität bei einem hohen Siedepunkt auf. Ein hoher Siedepunkt ist vorteilhaft, da so eine Gasbildung und ein Platzen des Akkus bei höheren Temperaturen verhindert werden kann. Die Elektrolytlösung ist in einem Temperaturbereich von etwa Null bis mindestens 60 Grad Celsius einsetzbar.

Optionen für Unternehmen

Forscher am KIT haben den Elektrolyten bereits erfolgreich in Knopfzellen und kleinen Pouchzellen getestet und suchen nun Partner zur Weiterentwicklung und zum Einsatz in der Praxis.