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
X

DWN-Wochenrückblick

Weniger E-Mails, mehr Substanz: Der DWN-Wochenrückblick liefert 1x/Woche die wichtigsten Themen kompakt als Podcast. Für alle, deren Postfach überläuft.

E-mail: *

Ich habe die Datenschutzerklärung sowie die AGB gelesen und erkläre mich einverstanden.

DWN
Finanzen
Finanzen Alibaba-Aktie steigt: Angriff auf OpenAI und Anthropic mit neuem KI-Modell Qwen 3.8-Max
03.08.2026

Mit dem neuen KI-Modell Qwen 3.8-Max will Alibaba seine Position im globalen Technologiewettbewerb stärken. Die Börse reagiert...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Eurozone: Industriestimmung steigt langsamer als erwartet
03.08.2026

Die wirtschaftliche Entwicklung in der Eurozone zeigt im Juli Licht und Schatten. Zwar setzt sich die Erholung der Industriestimmung fort,...

DWN
Politik
Politik Ukraine greift iranisches Schiff an: Erhöht das die Gefahr eines Weltkriegs?
03.08.2026

Die Ukraine hat im Kaspischen Meer ein Schiff angegriffen, das nach eigenen Angaben Waffen von Iran nach Russland transportierte. Teheran...

DWN
Finanzen
Finanzen DAX-Kurs aktuell: Hoffnung auf Iran-Gespräche bringt DAX-Rekordhoch bei über 26.000 Punkten
03.08.2026

Ein DAX-Rekordhoch zum Monatsauftakt sorgt für Optimismus am deutschen Aktienmarkt. Neben fallenden Ölpreisen stützen positive...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Marketing-ROI entscheidet, ob Chefs den Rotstift ansetzen
03.08.2026

Viele Unternehmen messen Klicks, Reichweite und Follower, doch genau dort beginnt das Problem. Sobald die Geschäftsführung fragt, was...

DWN
Politik
Politik Bedeutender Analyst: Die Briten werden ein Comeback in die EU erwägen
03.08.2026

Der Brexit gilt für Mark Leonard als gescheitert. Der Direktor des Thinktanks ECFR erwartet, dass die britische Politik schon bald wieder...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Gasreserve: Reiche bringt neue Finanzierung ins Spiel
03.08.2026

Die Bundesregierung arbeitet an einer staatlichen Gasreserve für Krisenzeiten, doch über die Finanzierung herrscht Uneinigkeit. Katherina...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Tegut-Übernahme durch Edeka wackelt: Bundeskartellamt sieht Wettbewerbsprobleme
03.08.2026

Eigentlich sollte die Tegut-Übernahme den Umbau der Supermarktlandschaft vorantreiben. Doch nun stellt sich das Bundeskartellamt quer und...