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
Anzeige
DWN
Finanzen
Finanzen Gold als strategischer Anker: Warum physische Substanz zählt

Wo sich die wirtschaftlichen Gewichte grundlegend verschieben, suchen Unternehmen sowie Privatanlegerinnen und Privatanleger nach...

DWN
Panorama
Panorama Immer mehr Deutsche ziehen nach Polen: Das steckt hinter dem Trend
07.11.2026

Deutsche kommen längst nicht mehr nur nach Polen, um ihr Auto zu betanken oder deutlich günstiger im Supermarkt einzukaufen. Sie kommen...

DWN
Finanzen
Finanzen Poker um EZB-Spitze: Wer folgt auf Christine Lagarde?
07.11.2026

Die Eurostaaten suchen nach einem neuen Präsidenten für die Europäische Zentralbank. Schon in wenigen Tagen könnte über die Nachfolge...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft KfW-ifo-Mittelstandsbarometer: Mittelstand hofft auf Aufschwung – doch beim Personal bleibt die Bremse angezogen
07.11.2026

Deutschlands Mittelstand gewinnt wieder Zuversicht: Das Geschäftsklima hat sich im Oktober zum sechsten Mal hintereinander verbessert....

DWN
Technologie
Technologie Dacia Duster im Test: Wenn die Reichweite an der Grenze zur Unwahrscheinlichkeit liegt
07.11.2026

1.410 Kilometer Reichweite, Allradantrieb und drei Antriebstechnologien in einem Auto: Der Dacia Duster Hybrid 4x4 verspricht erstaunlich...

DWN
Politik
Politik Schweden bestätigt Taurus-Lieferung: Marschflugkörper erreicht mehr als 500 Kilometer
07.11.2026

Schweden hat erstmals bestätigt, bereits Taurus-Marschflugkörper erhalten zu haben. Die Waffe kann Ziele in mehr als 500 Kilometern...

DWN
Finanzen
Finanzen 26 Prozent an einem Tag: Warum Duolingo plötzlich an meinen Chipaktien vorbeizieht
07.11.2026

Für meine Chipaktien war es ein schlechter Börsentag: Nvidia, Micron und Iren gerieten deutlich unter Druck. Ganz anders Duolingo. Die...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Polestar 5 im Test: Angriff auf Porsche und Audi – mehr Luxus für weniger Geld?
07.11.2026

Mit dem Polestar 5 wollen die Schweden Porsche und Audi im Luxussegment angreifen. Bis zu 884 PS, 678 Kilometer Reichweite und elektrisch...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Wertvollste Marken 2026: Apple ist auf Platz eins, Tesla hat am meisten verloren
07.11.2026

Welche Unternehmen führen das Ranking der wertvollsten Marken 2026 an, welche gewinnen besonders stark und welche verlieren an Bedeutung?...