Explodierende Handys: MRI-Scan überwacht Akkus
Hochaufgelöste 3D-Bilder sollen Entladung und Kurzschlüsse zeigen
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MRI-Bild: zeigt das Innenleben eines Lithium-Ionen-Akkus (Foto: nyu.edu) |
New York (pte003/22.09.2016/06:05) Explodierende Akkus wie bei Samsungs Galaxy Note 7 (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20160912025 ) müssen nicht sein. Forscher der New York University (NYU) http://nyu.edu können das Innenleben der Batterien in Echtzeit beobachten und kontrollieren, um den Verlust von Leistung oder das Entstehen von Kurzschlüssen zu verhindern. Hierfür nutzen sie eine Technik auf Basis von Magnetic Resonance Imaging (MRI), die hochaufgelöste dreidimensionale Detailbilder des Batterieinneren liefert.
"Technik für bessere Akkus"
"Wir sind davon überzeugt, dass diese Methode wirklich das Potenzial hat, eine wichtige Technik zur Entwicklung von besseren Akkus zu werden", zitiert "LiveScience" Alexej Jerschow, Projektmitarbeiter und Chemie-Professor an der NYU. Aktuell seien Akkus noch zu anfällig für Probleme wie Ladungsverlust, ungewollte Hitzeentwicklung oder Kurzschlüsse. Doch wenn man es schafft, ihr Innenleben kontinuierlich zu überwachen, könnten diese Schwierigkeiten mit einem Schlag gelöst werden, betont der Forscher.
"Eine konkrete Herausforderung, die wir lösen wollten, war es, die Messungen in 3D und ausreichend schnell zu ermöglichen, sodass sie während des Ladevorgangs der Batterie erfolgen können", erklärt Jerschow. Um das zu erreichen, mussten die Wissenschaftler spezielle intrinsische Verfahren zur Vergrößerung anwenden, die es erlauben, auch sehr kleine Elemente innerhalb der Akkuzellen zu erfassen und zu überwachen. "Auf diese Weise können wir häufige Fehlmechanismen in den Batterien diagnostizieren", sagt der Chemie-Professor.
Ablagerungen an Elektroden
Ein Faktor, der zu Hitzebildung und letztendlich zur Explosion von Handy-Batterien führen kann, ist das Problem der Ablagerungen, die sich in der Nähe der Elektroden moderner Lithium-Ionen-Akkus bilden. Wenn diese sogenannten "Dendriten" zu groß werden, können sie die zweite Elektrode berühren und dadurch einen Kurzschluss auslösen.
Um dieses Phänomen besser zu verstehen, haben Jerschow und sein Team eine MRI-Technik entwickelt, mit der sie das Innere der Batterie genau unter die Lupe nehmen. Mittels MRI-Scan werden die Elektrolyte, die die elektrische Ladung durch die Batterie bewegen, detailgetreu in hochaufgelösten dreidimensionalen Bildern sichtbar. "Es hat sich gezeigt, dass die Elektrolyte rund um die Dendriten verzerrt erscheinen. Indem wir diese Verzerrungen analysieren, können wir auch herausfinden, warum und wie schnell die Ablagerungen anwachsen", so Jerschow.
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