Technologie

Lithium und Kobalt nicht mehr notwendig? Wissenschaftler entwickeln revolutionäre Natrium-Schwefel-Batterien für E-Autos

E-Batterien aus Lithium und Kobalt verschmutzen die Umwelt, sagen Kritiker. Jetzt haben Forscher einen völlig neuen Speicher entwickelt, der nicht nur dieses Problem löst.
22.12.2021 11:00
Lesezeit: 2 min
Lithium und Kobalt nicht mehr notwendig? Wissenschaftler entwickeln revolutionäre Natrium-Schwefel-Batterien für E-Autos
Produktion von Batteriezellen im VW-Werk Salzgitter. (Foto: dpa) Foto: Julian Stratenschulte

Wissenschaftler von der Universität Austin (US-Bundestaat Texas) haben eine neuartige Natrium-Schwefel-Batterie entwickeln, die billiger herzustellen ist und deren Bestandteile leichter verfügbar sind, als das bei den bisherigen Batterien aus Lithium und Kobalt der Fall ist. Das berichtet die internationale Fachpublikation Journal of the American Chemical Society”. Die Batterie kann außer in Elektrofahrzeugen, auch in Smartphones eingesetzt werden.

Die Forscher haben in den vergangenen zwei Jahrzehnten daran gearbeitet, Batterien auf Natriumbasis bei Raumtemperatur funktionsfähig zu machen.

„Ich nenne es eine Traumtechnologie, denn Natrium und Schwefel sind reichlich vorhanden, umweltfreundlich und das Günstigste, was man sich vorstellen kann“, sagt Arumugam Manthiram, der Vertreter der Wissenschaftler. Und weiter: „Mit der zunehmenden Elektrifizierung und dem steigenden Bedarf an erneuerbaren Energiespeichern werden Kosten und Erschwinglichkeit der wichtigste Faktor sein."

Die Forscher haben die Zusammensetzung des Elektrolyts optimiert, also der Flüssigkeit, die die Bewegung der Ionen zwischen Kathode und Anode erleichtert, um das Laden und Entladen der Batterien zu stimulieren. So lösten sie das bei Natriumbatterien häufig auftretende Problem des Wachstums nadelartiger Strukturen (sogenannter Dendriten) auf der Anode, die dazu führen können, dass sich die Batterie schnell entlädt, kurzschließt und sogar Feuer fängt oder explodiert.

In früheren Elektrolyten für Natrium-Schwefel-Batterien lösten sich die aus Schwefel gebildeten Zwischenverbindungen im flüssigen Elektrolyten und wanderten zwischen den beiden Elektroden innerhalb der Batterie hin und her. Diese Dynamik, das so genannte Shuttling, kann zu Materialverlusten, zur Zersetzung von Komponenten und zur Bildung von Dendriten führen.

Damit das nicht mehr geschieht, haben die Forscher einen Elektrolyten entwickelt, der verhindert, dass sich der Schwefel auflöst, und so die Probleme des Shuttling und der Dendriten-Bildung löst. Dies ermöglicht der neuen Batterie eine längere Lebensdauer - sie zeigt über 300 Lade- und Entladezyklen hinweg eine stabile Leistung.

„Wenn man eine Menge Zucker in Wasser gibt, wird es sirupartig. Nicht alles wird aufgelöst“, sagt Amruth Bhargav, ein Doktorand. „Manche Dinge sind halb gebunden und halb aufgelöst. In einer Batterie wollen wir, dass alles halb gelöst ist.“

Der neue Batterieelektrolyt wurde in ähnlicher Weise entwickelt, indem eine konzentrierte Salzlösung mit einem inerten, unbeteiligten Lösungsmittel verdünnt wurde, wodurch der „halbgelöste“ Zustand erhalten blieb. Die Forscher fanden heraus, dass ein solcher Elektrolyt die unerwünschten Reaktionen an den Elektroden verhindert und somit die Lebensdauer der Batterie verlängert.

Der Preis für Lithium ist im vergangenen Jahr in die Höhe geschnellt, was den Bedarf an Alternativen unterstreicht. Der Lithiumabbau wird wegen seiner Umweltauswirkungen kritisiert, unter anderem wegen des hohen Grundwasserverbrauchs, der Boden- und Wasserverschmutzung sowie der Kohlenstoffemissionen. Das im Meer verfügbare Natrium ist billiger und umweltfreundlicher.

Lithium-Ionen-Batterien verwenden in der Regel auch Kobalt, das teuer ist und hauptsächlich in der Demokratischen Republik Kongo in Afrika abgebaut wird, wo es erhebliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt hat.

Die Forscher planen, ihre Entdeckung an größeren Batterien zu testen, um festzustellen, wie sie in Hinblick auf den Einsatz in Elektrofahrzeugen am besten realisierbar ist.

Mehr zum Thema
Bleiben Sie über das Thema dieses Artikels auf dem Laufenden Klicken Sie auf [+], um eine E-Mail zu erhalten, sobald wir einen neuen Artikel mit diesem Tag veröffentlichen
DWN
Technologie
Technologie Porsche-Chef: 911er wird es nicht elektrisch geben
11.06.2026

Der Porsche 911 genießt Kultstatus unter Sportwagenfans. Aber wird es ihn künftig auch elektrisch geben? Der Porsche-Chef macht eine...

DWN
Politik
Politik Emiratische Ölgesellschaft verkauft große Mengen Rohöl aus dem Persischen Golf nach Asien
11.06.2026

Die staatliche Ölgesellschaft von Abu Dhabi, Adnoc, verkauft große Mengen Rohöl aus dem Persischen Golf an Händler und Raffinerien in...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Märkte im Überblick: Wall Street stürzt wegen Inflationshoch ab
10.06.2026

Turbulenzen an den US-Börsen: Erfahren Sie, welche Faktoren die Anleger in Alarmbereitschaft versetzen und warum nicht alle Aktien dem...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Insolvente Perlon-Gruppe: Deutscher Weltmarktführer geht an China
10.06.2026

Die deutsche Chemie ist in einer schwierigen Lage, geplagt von hohen Kosten, schwachem Weltmarkt und chinesischer Konkurrenz. Ein...

DWN
Politik
Politik Bürgerkrieg in Belfast: Tödliche Messerattacken erschüttert das Vereinigte Königreich
10.06.2026

Ein sudanesischer Asylbewerber hat in Belfast einen Mann niedergestochen. Daraufhin kommt es zu schweren Ausschreitungen. Der erneute...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Personalabbau bei Chemieriese Evonik: 1.850 Arbeitsplätze fallen weg
10.06.2026

Deutschlands Industrie baut weiter ab: Der Essener Chemiekonzern Evonik streicht 1.850 Stellen bis Ende 2026. Die Krise der deutschen...

DWN
Politik
Politik Infrastruktur-Sondertopf: Investitionen laufen nur schleppend an
10.06.2026

Mit einem 500 Milliarden Euro schweren Sondertopf will die Bundesregierung den jahrelangen Investitionsstau in der deutschen Infrastruktur...

DWN
Finanzen
Finanzen Tagesgeldzinsen: Sparkassen und Volksbanken zahlen zu wenig Zinsen für Tagesgeld
10.06.2026

Sparer erhalten bei Sparkassen und Volksbanken oft deutlich weniger Zinsen als bei überregionalen Banken, zeigt eine Analyse des...