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 Neue deutsch emiratische Investitionen stärken Dubais Standortrolle

Die Zeiten, in denen eine Firma vor allem am eigenen Standort und nur begrenzt darüber hinaus florieren wollte, sind vorbei. Heute sind...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Suezkanal: Warum Maersk jetzt die riskante Abkürzung nimmt
18.09.2026

Die Sicherheitslage im Roten Meer verschärft sich, doch ausgerechnet jetzt kehren große Reedereien auf die Route durch den Suezkanal...

DWN
Unternehmensporträt
Unternehmensporträt Aus einem Hobby wird ein Unternehmen: Sie hatte eine Idee, er musste seinen Job kündigen
18.09.2026

Aurelija Mališauskienė, Gründerin des Unternehmens „Minimali“, begann während ihres Elternurlaubs mit der Herstellung von...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Arbeitsmarkttrend „Boomerang Hiring“ – erst gekündigt, dann zurückgeholt
18.09.2026

Die Wiedereinstellung ehemaliger Arbeitnehmer wird auch in Deutschland zum wachsenden Trend auf dem Arbeitsmarkt: Wie Arbeitgeber mit...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Benzinpreis aktuell: Warum Tanken trotz billigerem Öl Rekorde bricht
18.09.2026

Rohöl kostet weniger als auf dem Höhepunkt der Energiekrise 2022, der Euro steht stärker zum Dollar. Trotzdem zahlen Autofahrer in...

DWN
Politik
Politik UN-Generalversammlung: Deutschland reist ohne Merz nach New York
18.09.2026

Bundeskanzler Friedrich Merz sagt seine Reise zur UN-Generalversammlung wegen der innenpolitischen Lage ab. Die Bundesregierung betont...

DWN
Politik
Politik CO2-Speicherung unter der Nordsee: Dänemark startet Regelbetrieb
18.09.2026

Dänemark macht bei der unterirdischen Speicherung von Kohlendioxid den nächsten Schritt. Das Projekt „Greensand“ wechselt vom...

DWN
Politik
Politik Übergewinnsteuer für Ölkonzerne: EU-Kommission bremst Klingbeil
18.09.2026

Bundesfinanzminister Lars Klingbeil drängt auf eine europäische Übergewinnsteuer für Mineralölkonzerne. Doch aus Brüssel kommt...

DWN
Politik
Politik Ukraine-Hilfe: Merz fordert mehr Geld von EU-Partnern
18.09.2026

Bundeskanzler Friedrich Merz erhöht den Druck auf andere EU-Staaten, ihre Unterstützung für die Ukraine deutlich auszuweiten. Gemeinsam...