Brennende Lithium-Batterien Explosion bei über tausend Grad

Innerhalb weniger Tage brannten 2013 in gleich zwei Boeing-Flugzeugen die Batterien. Nun haben Forscher gefilmt, was beim Überhitzen im Inneren von Akkus passiert. Am Ende gab es eine farbenfrohe Explosion.

Nature/ Shearing et al.

Erstmals haben Wissenschaftler in Echtzeit aufgenommen, was in Lithium-Batterien beim Überhitzen vor sich geht. Die farbigen 3D-Aufnahmen ihrer Wärmebildkamera sind allerdings nicht nur hübsch anzusehen, sie sollen helfen, die Sicherheit der Batterien zu erhöhen.

Mehrfach kam es in der Vergangenheit zu gefährlichen Bränden durch Kurzschlüsse. Im Januar 2013 etwa gingen kurz hintereinander die Batterien von gleich zwei Dreamlinern in Flammen auf. Die Folge war ein weltweites Startverbot für den Flugzeugtyp.

Obwohl solche Fälle bisher die Ausnahme geblieben sind, ist der Schutz vor Überhitzen eine der wichtigsten Sicherheitsanforderungen für Batterien. Verbaut werden sie zu Tausenden in Laptops, Smartphones und Elektroautos.

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Pannenflieger: Batterie-Misere an Bord des Dreamliners
Im Labor beobachteten Paul Shearing vom University College London und Kollegen mit Wärmebildkameras die Gasentwicklung, die Temperaturen und den Druck auf die Hülle von zwei unterschiedlichen kommerziell erhältlichen Batterien. Beide wurden künstlich erhitzt - sodass mehr Wärme entstand, als die Batterien abgeben konnten.

Batterien auf Explosionskurs

Je nach Aufbau der Akkus waren die Folgen unterschiedlich schwer, berichten die Forscher im Fachmagazin "Nature Communications". So flog eine der Batterien bereits auseinander, bevor sie überhitzte. Der Druck in der Zelle löste die Kappe an der Oberseite, sodass das Innere offenlag und verbrannte. Im wahren Leben könnte sich das Überhitzen so noch verstärken, weil Sauerstoff in die Zelle eindringt, berichten die Forscher.

Durch den Druck brach vor der Explosion zudem das dicht gepackte Innere der Zelle zusammen, was das Risiko für Kurzschlüsse und Schäden an benachbarten Zellen erhöhen könnte.

Video: Explosion vor dem Überhitzen

Die andere Batterie, deren Kappe durch einen spiralförmigen Aufsatz stabiler befestigt war, behielt dagegen bis zum Überhitzen zumindest äußerlich weitgehend ihre Form. Zunächst bildete sich auch in ihr heißes Gas, das Material im Inneren der Zelle zum Schmelzen brachte. Geschmolzenes Kupfer weist darauf hin, dass die Temperatur im Inneren vor der Explosion bei mindestens 1085 Grad lag.

Video: Explosion durch Überhitzen

"Die Untersuchung war entscheidend, um besser zu verstehen, wie Defekte in Batterien entstehen und welche Folgen sie haben", so Shearing. Allerdings müsse man sich klarmachen, dass der Vorgang außerhalb des Labors wahrscheinlich anders aussehen würde, da die Forscher die Batterien weit über die Sicherheitsvorgaben hinaus belastet hätten.

Als Nächstes will das Team weitere Batterie-Typen untersuchen und auch mikroskopische Veränderungen in den überhitzenden Zellen erfassen. Die Forscher hoffen, dass sich durch diese Informationen die Sicherheit der Technik verbessern lässt.

jme



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