Lokale, klein-skalige Kurzschlüsse
In Experimenten wurden beim Laden und Entladen von Flüssigmetallbatterien wiederholt Kurzschlüsse beobachtet. Dies äußert sich zum Beispiel durch einen plötzlichen Abfall der Zellspannung - wie in Abb. 1 gezeigt. Gleichzeitig kann auch eine Erwärmung der Batterie auftreten.
Abb. 1: Lade-Entladekurve einer Li-Bi Flüssigmetallbatterie mit Kurzschlüssen während des Betriebs.
Foto: Norbert Weber(1)
Zerlegt man die Zellen so findet sich bei einigen Batterien am Stromsammler der Anode das Kathoden-Metall. Abb. 2 zeigt ein Beispiel: die kleinen metallischen Abscheidungen bestehen aus einer Mischung von Li und Bi. Im normalen Betrieb wären solche Effekte nicht zu erwarten - und können nur durch kleine, lokale Kurzschlüsse erklärt werden.
Abb. 2: Anode einer Li-Bi Flüssigmetallbatterie nach lokalem Kurzschluss.
Foto: Steffen Landgraf
Solche kleinskaligen Kurzschlüsse können u. a. durch eine unzureichende Benetzung der Stromsammler durch das Flüssigmetall erklärt werden. Abb. 3 zeigt ein Beispiel: da hier das flüssige Li den Draht nicht benetzt, bilden sich große Li-Perlen die potentiell einen Kurzschluss auslösen können.
Abb. 3: Anode einer Flüssigmetallbatterie mit schlechter Benetzung.
Foto: Steffen Landgraf
Publikationen
- Bénard, S.; Weber, N.; Horstmann, G.M.; Landgraf, S.; Weier, T.
Anode-metal drop formation and detachment mechanisms in liquid metal batteries
Journal of Power Sources 510(2021) 230339(2)
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Kontakt
Dr. Tom Weier
Leiter Flüssigmetallbatterie
t.weier
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