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
Technologie
Technologie Das Thema Datenschutz ist als Verkaufsargument erneut in den Fokus gerückt

Nicht nur im Bankwesen oder in den sozialen Medien spielt der Datenschutz bei alltäglichen Kaufentscheidungen eine wichtige Rolle. Auch...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Spritpreise: Deutlicher Rückgang an den Zapfsäulen – Kommt jetzt die Trendwende?
10.04.2026

Nach einer langen Phase extremer Kosten geben die Kraftstoffpreise den zweiten Tag in Folge spürbar nach. Laut ADAC verbilligte sich...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Reisebranche im Sinkflug: Ifo-Geschäftsklima bricht wegen Iran-Krise ein
10.04.2026

Die Eskalation in Westasien belastet die Reisebranche massiv. Laut aktuellem Ifo-Index führen Umbuchungen, Stornierungen und steigende...

DWN
Politik
Politik Trump erhöht den Druck auf die NATO: Interne Konflikte verschärfen sich
10.04.2026

Donald Trump stellt die Verlässlichkeit der NATO zunehmend infrage und verschärft damit die Spannungen innerhalb des Bündnisses. Welche...

DWN
Politik
Politik Sicherheit in Europa: Warum die Stabilität auf dem Balkan jetzt entscheidend ist
10.04.2026

Heeresinspekteur Christian Freuding warnt bei seinem Besuch in Bosnien vor wachsenden Spannungen auf dem Balkan. Angesichts externer...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Inflations-Schock: Iran-Krieg treibt Teuerung auf höchsten Stand seit 2024
10.04.2026

Der Konflikt im Iran belastet die deutschen Verbraucher massiv. Im März 2026 sprang die Inflationsrate sprunghaft auf 2,7 % – der...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Porsche-Akte: Absatzkrise in China und USA – Ruht die Hoffnung auf dem E-Cayenne?
10.04.2026

Porsche kämpft mit Gegenwind: Im ersten Quartal 2026 sank der Absatz der VW-Tochter weltweit um 15 % auf 60.991 Fahrzeuge. Vor allem die...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Deutschlands Industrie schwächelt: Geopolitische Spannungen bremsen Erholung
10.04.2026

Deutschlands Industrie steht unter wachsendem Druck durch geopolitische Spannungen und schwache Auftragszahlen. Wie stark bremsen...

DWN
Politik
Politik Waffenruhe zwischen USA und Iran: Wer gibt künftig den Takt vor?
10.04.2026

Die Waffenruhe zwischen den USA und dem Iran markiert einen Wendepunkt im Konflikt und verschiebt die Ausgangslage für die anstehenden...