Überhitzte Lithiumbatterien können durch Röntgenstrahlen erkannt werden.

Überhitzte Lithium-Ionen-Akkus können geröntgt werden, um sicherere Akkus aufzudecken .

Das sogenannte thermische Runaway-Phänomen besteht darin, dass bei Überhitzung des Lithium-Ionen-Akkus das Gehäuse durchbrennt, plötzlich brennt oder sogar explodiert. Obwohl die Chancen gering sind, haben Ingenieure reichlich Gelegenheit zu untersuchen, wie mögliche Brände verhindert werden können.

Wissenschaftler des University College London haben erstmals mit einer Synchrotronstrahlungsanlage überhitzte Lithium-Ionen-Batterien gescannt, in der Hoffnung, ihre Planung und Sicherheit zu verbessern. Teilchenbeschleuniger erzeugen Röntgenbilder mit höherer Auflösung als herkömmliche Röntgengeräte. Ihre Ergebnisse wurden in der Ausgabe vom 28. April der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Die Wissenschaftler erhitzten zunächst zwei voll aufgeladene kommerzielle Lithium-Ionen-Batterien (über 250 Grad Celsius) mit einer Heißluftpistole, bildeten sie dann mit Röntgenstrahlen bei einer Bildrate von 1250 ab und kombinierten sie dann mit Wärmebildern, um sie zu untersuchen. Schließlich untersuchten sie die schnelle Zerstörung der inneren Struktur von Lithium-Ionen-Batterien vor dem Thermal Runaway.

Sie fanden heraus, dass bei beiden Batterien thermische und elektrochemische Reaktionen auftraten und dass Luftblasen, die sich in den Batterien bildeten, zu einer Verformung der Batterien führen konnten. Im Inneren der Batterie kommen hochleitfähige Teile miteinander in Kontakt und verursachen einen Kurzschluss. Danach steigt der Druck in der Batterie schnell an und beim Öffnen des Deckels tritt Sauerstoff ein, was den Wärmeverlust weiter verstärkt. Es kann sein, dass die Batterie abgedeckt ist, der umschlossene Raum für eine thermische Reaktion günstig ist und das heiße und geschmolzene Material aus den Batterielöchern ausgestoßen wird. Im zweiten Fall kann die Innentemperatur bei geschmolzenem Kupfer sogar 1085 Grad Celsius überschreiten.

Unter extremen Bedingungen können hohe Lade-Entlade-Raten, Überladung und Unterladung zu einem katastrophalen Ausfall von Lithium-Ionen-Batterien führen. Die Forscher glauben, dass dies in zukünftigen Analysen überprüft werden könnte. Sie setzen sich auch für Durchstich- und Bruchtests ein, um die Entwicklung sichererer Batterieprogramme zu unterstützen.