17. Juni 2025

BAM untersucht Nanomaterialien in Lithium-Ionen-Batterien

Mögliche Risiken bei Herstellung, Nutzung und Entsorgung sollen verlässlicher bewertet werden können

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der positiven Elektrode einer Lithium-Ionen-Zelle. Die kleineren Nanopartikel aus Kohlenstoff sollen die Leitfähigkeit verbessern. © BAM

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) erforscht gemeinsam mit Partner*innen aus Italien und Frankreich die Sicherheit von Nanomaterialien in Lithium-Ionen-Batterien (LIBs). Ziel ist es, verlässliche Bewertungen möglicher Risiken bei Herstellung, Nutzung und Entsorgung zu entwickeln – damit neue Batterien leistungsfähig und zugleich sicher bleiben.

Nanomaterialien besitzen ein großes Potenzial zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien. Durch ihre einzigartige physikalisch-chemischen Eigenschaften können sie die Energiedichte der Elektroden erhöhen, Ladezeiten verkürzen und die Lebensdauer der Batterien insgesamt verlängern.

Allerdings bringen Nanomaterialien in Batterien auch Herausforderungen mit sich: Sie können bei der Herstellung, Nutzung und Entsorgung von Batterien freigesetzt werden und möglicherweise gesundheitsschädlich sein. Zudem gibt es Hinweise, dass sie das Risiko für ein Thermisches Durchgehen – einer gefährlichen Kettenreaktion mit Flammenbildung oder gar einer Explosion der Batterie – erhöhen können.

Das Projekt „Nano-SaNE“ adressiert diese Herausforderungen und entwickelt umfassende Sicherheitsbewertungen für Nanomaterialien in LIBs. Dabei werden sowohl ihre Synthese und Charakterisierung, die Integration in Batteriezellen sowie das Verhalten unter extremen Bedingungen wie Überhitzen oder Überladen untersucht. Ein besonderer Fokus liegt auf der Analyse der bei einem Thermischen Durchgehen freigesetzten Partikel und Gase sowie deren mögliche Auswirkungen auf Mensch und Umwelt.

Die BAM bringt ihre umfangreiche Expertise bei Sicherheitstests an Batterien sowie der Analyse und Charakterisierung von Nanomaterialien in das Projekt ein. Diese Untersuchungen sind entscheidend, um potenzielle Risiken besser zu verstehen und geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu entwickeln.

Ziel des Projektes, an dem auch die Sapienza-Universität in Rom und das französische INERIS-Institut beteiligt sind, ist es, die Sicherheit von Nanomaterialien in Lithium-Ionen-Batterien zu erhöhen und ihre Anwendung in verschiedenen Bereichen, von der Elektromobilität bis zur stationären Energiespeicherung, zu unterstützen.

Gefördert wird Nano-SaNe von SAF€RA (Coordination of European Research on Industrial Safety towards Smart and Sustainable Growth), einem europäischen Netzwerk, das die Zusammenarbeit zwischen nationalen Forschungseinrichtungen und Förderorganisationen im Bereich der industriellen Sicherheit stärkt.

Informationen zur Forschung bei der BAM zum Thema „Elektrische Energiespeicher und Energieumwandlung“