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 Goldgedeckte Digitalwährungen als Brücke zwischen Sachwerten und Finanztechnologie

Steigende Inflation, geopolitische Unsicherheiten und die fortschreitende Digitalisierung verändern die Anforderungen an moderne Formen...

DWN
Technologie
Technologie Das finale Kapitel: Deutschlands Atommüll nach drei Jahrzehnten komplett zurück
19.06.2026

Eine Ära geht zu Ende: Die Rückführung des hochradioaktiven deutschen Atommülls aus dem Ausland ist offiziell abgeschlossen. Am...

DWN
Technologie
Technologie Dokumentenanalyse mit KI: Was Unternehmen jetzt beachten sollten
19.06.2026

KI revolutioniert die Dokumentenanalyse und stellt Unternehmen, Verwaltungen und Beschäftigte vor eine neue Arbeitsteilung. Welche Rolle...

DWN
Politik
Politik Kanzler auf Sparkurs: Merz fordert drastische Kürzungen beim EU-Budget
19.06.2026

Bundeskanzler Friedrich Merz drängt beim EU-Gipfel auf ein deutliches Abspecken des künftigen Finanzrahmens ab 2028. Den aktuellen,...

DWN
Finanzen
Finanzen Iran-USA-Abkommen: Diese Aktien profitieren am meisten vom Friedensvertrag
19.06.2026

Sollte der Friedensvertrag zwischen den USA und dem Iran dauerhaft Bestand haben, werden Anleger einen Kurswechsel vornehmen und sich auf...

DWN
Finanzen
Finanzen Bitcoin-Kurs: Kryptowährungen gehören der Vergangenheit an – oder sind sie doch die Zukunft?
19.06.2026

Der Bitcoin-Kurs hat in den vergangenen Monaten massiv an Wert verloren, die Skepsis bei vielen Privatanlegern bleibt groß. Doch...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Krieger ohne Besatzung: KI-Panzer erobern das Schlachtfeld der Zukunft
19.06.2026

Die Rüstungsindustrie setzt auf unbemannte Landsysteme: Auf der Pariser Messe Eurosatory zeigen Konzerne wie Rheinmetall und Renk autonom...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Fed-Zinsentscheid: Trumps Zinshoffnung zerbricht
19.06.2026

Die Fed sollte eigentlich den Weg für sinkende Zinsen öffnen. Stattdessen verschärft sie den Ton, hebt ihre Inflationsprognose an und...

DWN
Panorama
Panorama DWN-Podcast Folge 30: Die Woche im Rückblick – KW 25
19.06.2026

Unser neuer Podcast ist da: Die ganze Woche in sieben Minuten. Der DWN-Wochenrückblick bringt die Themen, die zählen – eingeordnet,...