q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Lithium-Akkus unter der Lupe

Fluoreszenz-Sonde zeigt die Verteilung aktiver Lithium-Spezies auf Lithium-Metall-Anoden an

© Wiley-VCH

29.04.2019: Akkus mit Anoden aus metallischem Lithium wären aufgrund ihrer höheren Kapazität herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus eigentlich deutlich überlegen. In der Praxis stehen jedoch Sicherheitsrisiken und kurze Lebensdauer dagegen. Um die Ursachen für Fehlfunktionen und vorzeitiges Versagen besser analysieren zu können, haben Forscher jetzt eine Methode entwickelt, die die Verteilung von aktivem Lithium auf der Anode sichtbar macht und Dendriten sowie „totes“ Lithium unterscheidet. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, basiert die Methode auf einem Fluoreszenzfarbstoff.

Beim Entladen eines Akkus mit Lithium-Anode gibt diese Elektronen in den Stromkreis und positiv geladene Lithium-Ionen an den Elektrolyten ab. Beim Wiederaufladen kehrt sich der Vorgang um und Lithium scheidet sich wieder an der Anode ab – leider nicht gleichmäßig. Es können sich Verästelungen bilden, die Dendriten, die so stark wuchern können, dass ein Kurzschluss auftritt. Außerdem verstärken sie aufgrund der vergrößerten Oberfläche unerwünschte Nebenreaktionen zwischen Lithium und Bestandteilen des Elektrolyten, die das Lithium inaktivieren. Manche Dendriten bestehen am Ende nur noch aus solchem „toten“ Lithium. Obwohl sowohl Dendriten als auch totes Lithium die Leistung des Akkus beeinträchtigen, haben sie doch einen völlig unterschiedlichen Einfluss auf die Anode. Da die Morphologie in beiden Fällen gleich ist, gelingt eine Unterscheidung mit konventionellen mikroskopischen Methoden bisher nicht.

Um die unerwünschten Prozesse an Lithium-Anoden besser zu verstehen, wäre dies jedoch wichtig. Die Forscher um Shougang Chen, Shanmu Dong und Guanglei Cui von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Ocean University of China in Qingdao haben nun eine neuartige Methode entwickelt, mit der sich die Verteilung aktiver Lithium-Spezies auf der Anodenoberfläche analysieren lässt und Lithium-Dendriten von Nebenprodukt-Spezies unterschieden werden können.

Die Oberfläche gebrauchter Lithium-Anoden wird dazu mit dem Fluoreszenzfarbstoff 9,10-Dimethylanthracen (DMA) beschichtet. DMA reagiert dann mit aktivem Lithium unter Auslöschung seiner Fluoreszenz. Stellen mit aktivem Lithium erscheinen daher dunkel, Stellen mit inaktiven Lithium-Spezies fluoreszieren weiter. Die Morphologie der Anode wird dabei nicht beeinflusst.

Für eine sichere Benutzung von Lithium-Metall-Akkus ist es sehr wichtig, die Ursachen für potenziell gefährliche Fehlfunktionen zu identifizieren. Mit der neuen Methode lassen sich Dendriten nachweisen, die zum Versagen eines Lithium-Akkus geführt haben. Bei der Entwicklung von Akkus unterstützt die Methode zudem die Suche nach besseren Elektrolyten und liefert Vorhersagen über die ungleichmäßige Abscheidung von Lithium. Eine Identifikation der Stellen, an denen sich Lithium-Dendriten bevorzugt bilden, könnte helfen, den Aufbau von Akkus zu optimieren.

Originalveröffentlichung:
Guanglei Cui et al.; "Fluorescence Probing of Active Lithium Distribution in Lithium Metal Anodes"; Angewandte Chemie International Edition; 2019

Mehr über Chinese Academy of Sciences

  • News

    Bakterien aktivieren ihren eigenen Killer

    Eine neue photothermische Therapie könnte helfen, Antibiotika-Resistenzen zu überwinden: Ein Wirkstoff wandelt eingestrahltes nahes Infrarot-Licht lokal in Wärme um, die Keime abtötet. Dazu muss dieser „Wandler“ aber erst aktiviert werden, wie chinesische Wissenschaftler in der Zeitschrift ... mehr

    Dreifaches Leuchten gegen Geldfälschung und Produktpiraterie

    Banknoten, viele Dokumente, Markenprodukte und sensible Waren wie Pharmaka oder technische Bauteile werden markiert, um sie von Fälschungen zu unterscheiden. Herkömmliche Fluoreszenz-Markierungen können einige Fälscher inzwischen jedoch nachmachen. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stell ... mehr

    Schlecht geschmiert: Warum schmeckt Wein pelzig?

    Wer kennt es nicht, dieses spezielle Gefühl im Mund nach einem Schluck Rotwein, Tee oder einem Biss in unreifes Obst, das als trocken, ledrig oder auch pelzig beschrieben wird? Ausgelöst wird dieser adstringierende („zusammenziehende“) Effekt von Gerbstoffen (Tanninen) oder phenolischen Ver ... mehr

Mehr über Angewandte Chemie

  • News

    Aktives Schwimmen von Gold-Nanopartikeln

    Bakterien können sich aktiv in Richtung einer Nahrungsquelle bewegen; dieses Verhalten wird Chemotaxis genannt wird. Außerdem können sie sich zu Kollektiven vereinigen und sich koordiniert als Schwarm bewegen. Chinesische Wissenschaftler haben kollektives chemotaktisches Verhalten an künstl ... mehr

    Leuchten entlarvt gefährliche Bakterien

    Infektionen durch Lebensmittel werden weltweit oft durch Salmonellen oder Listerien verursacht; sie können tödlich sein. Entsprechend wichtig ist ein rascher, zuverlässiger Nachweis in Lebensmitteln und Anlagen der Lebensmittelproduktion. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellen Wissens ... mehr

    Sichtbare Fresszellen

    Bestimmte Aufgaben des Immunsystems im Gehirn werden von Zellen des Typs Mikroglia erfüllt. Mit einer eigens entwickelten Fluoreszenzsonde können Forscher aus Korea und Singapur diese Art von Fresszellen nun direkt markieren und durch Bildgebung sichtbar machen. Dies gelang in Zellkultur un ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:

 

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.