Elektrisierende Technologie

Etwa 20 % der Treibhausgasemissionen in der Europäischen Union werden aktuell vom Straßenverkehr verursacht. Wer sich damit auseinandersetzt, kommt an einem Thema nicht vorbei: Batterien. Sind sie seit Jahrzehnten nicht aus Radios, Zahnbürsten oder Handys wegzudenken, schwenken wir in den letzten Jahren auch im größeren Stil zu Elektroenergie um, zum Beispiel bei Autos. E-Fahrzeuge sind im Kommen. Und obwohl sie Vorteile bringen, schwingt doch oft noch immer Angst mit. Was, wenn die Autobatterie plötzlich explodiert?

Risiko erkennen
„Prinzipiell ist das möglich. Eine Fehlbelastung kann theoretisch zu einer brennenden Batterie führen, so auch beim Auto“, erklärt Christopher Giehl, Training & Communication Manager im Bereich Rheometrie bei Anton Paar und Experte für Batterien. Elektrofahrzeuge sind meist mit einer Lithium-Ionen-Batterie ausgestattet. Diese besteht – wie alle Batterien – aus einer positiv (Anode) und einer negativ (Kathode) geladenen Seite. Dazwischen befinden sich ein Separator und eine Elektrolytlösung, die für den Ladungstransport der Lithium-Ionen sorgen. „Berühren“ sich die beiden Seiten ohne Elektrolytlösung und Separator bzw. (ent-)lädt die Batterie zu schnell, führt dies zu Überhitzung und die Batterie kann explodieren. Bei einer Autobatterie wäre dies bei einem Unfall möglich – zum Beispiel, wenn der Separator zerreißt oder durchstoßen wird.

Risiko minimieren
Genau hier kommen Rheometer wie das MCR 92 oder das 702e MultiDrive von Anton Paar ins Spiel. Sie werden im Bereich Batterien für drei verschiedene Analysen eingesetzt. „Erstens wird das Fließverhalten der sogenannten ,Slurrys‘ analysiert. Slurrys werden im flüssigen Zustand auf die Stromabnehmer aufgetragen, getrocknet, verpresst und bilden dann Anode bzw. Kathode. Für das Mischen, den Transport und den Prozess der Beschichtung der Stromabnehmer sind die rheologischen Eigenschaften der Slurrys besonders wichtig. Zweitens kann das Dehnungsverhalten des Separators charakterisiert werden. Dieser muss sehr dehnungsfähig sein, darf nicht zu leicht reißen und muss auch bei hohen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten stabil sein. Und drittens untersucht man die Elektrolytlösung, also die Flüssigkeit zwischen Anode und Kathode. Sie muss problemlos einfüllbar sein, aber sich idealerweise scherverdickend verhalten, also bei plötzlicher starker Belastung wie einem Autounfall versteifen. Ansonsten würden Anode und Kathode sich berühren, was einen Kurzschluss und damit einen Brand oder sogar eine Explosion zur Folge hätte“, erklärt Christopher Giehl.