Mit einem neuen Verfahren kann das Wachstum von Mikrostrukturen erstmals genau untersucht werden.

Dendriten sind elektrochemische Ablagerungen an den Elektroden eines Akkus. Bei Lithium-Ionen-Akkus beispielsweise lagert sich Lithium an den Elektroden ab. Dieses bildet spitze nadelartige Strukturen, die mit der Zeit wachsen und die Funktion des Akkus stören und zu gefährlichen Kurzschlüssen führen. US-amerikanische und britische Forscher haben nun eine Methode entwickelt, die eine Beobachtung des Dendritenwachstums möglich macht. Mit einem speziellen MRI-Verfahren können sie Bilder davon machen, während der Akku verwendet wird. Dies kann helfen, das Risiko eines Akkuversagens deutlich zu verringern.

Lithium eignet sich als Anode für Lithium-Ionen-Akkus, da es theoretisch eine hohe spezifische Kapazität besitzt, gleichzeitig ist das Material aber besonders anfällig für Dendritenwachstum. Diese hohe spezifische Kapazität kann nur erreicht werden, wenn man das Dentritenwachstum kontrollieren kann. Um die entsprechenden Elektrolyte und Separatoren entwickeln zu können, die diesem Wachstumsprozess entgegenwirken können, ist es nötig, ihn genau zu verstehen. Mit einer hochauflösenden 3D 1H Magnetresonanztomographie können die Forscher nun das Wachstum der Lithium-Dendriten verfolgen. Was die Wissenschaftler dabei sehen wird in diesen zwei Videos gezeigt.

Das neue Verfahren bildet nicht die Dendriten selbst ab, sondern deren Schatten. Das hat den Vorteil, dass diese etwa 20-mal so groß wie die Dendriten selbst sind, und man so eine höhere räumliche Auflösung der Bilder erzielt. Da die Scandauer des neuen Verfahrens deutlich kürzer ist als bei früheren Methoden, wird auch eine höhere temporale Auflösung erzielt. Diese Art des MRI macht es möglich, die Geschwindigkeit und den genauen Ablauf des Wachstums zu studieren.

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Bild: Andrew J. Ilott/NYU

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