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
DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Minijob 2026: Rückkehr in die Rentenversicherung möglich – was zu beachten ist
24.06.2026

Wer sich als Minijobber von der Versicherungspflicht befreien ließ und bislang keinen Eigenanteil für die Rentenversicherung zahlt, kann...

DWN
Finanzen
Finanzen US-Märkte im Überblick: Tech-Ausverkauf setzt sich fort, während der Ölpreis nachgibt
24.06.2026

Spannung an der Wall Street: Welche Sektoren jetzt unter Druck geraten und wo sich neue Chancen auftun.

DWN
Politik
Politik Gipfeltreffen E5: Europäer sichern Ukraine anhaltende Unterstützung zu
24.06.2026

Die Europäer wollten in Ankara ein starkes Zeichen der Unterstützung für die Ukraine setzen, sagte Kanzler Merz. Die Bundesregierung...

DWN
Finanzen
Finanzen Rheinmetall-Aktie crasht: Wie tief kann es noch gehen?
24.06.2026

Milliarden-Schock für Rheinmetall: Berlin stoppt das größte deutsche Kriegsschiff-Projekt seit dem Zweiten Weltkrieg. Die Aktie stürzt...

DWN
Politik
Politik Bertelsmann Stiftung warnt: Abkehr von Energiewende gefährdet Jobs
24.06.2026

Eine Untersuchung sieht einen Beschäftigungsrekord bei erneuerbaren Energien. Eine energiepolitische Kursänderung der Bundesregierung...

DWN
Politik
Politik Aus für milliardenteures Rüstungsprojekt: Pistorius zieht den Stecker für Fregatte F126
24.06.2026

Erst der Flop beim deutsch-französischen Luftkampfsystem FCAS, nun das Ende für das Fregattenprojekt F126. Binnen weniger Wochen platzen...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft VW-Aktie im Krisenmodus trotz radikalem Jobabbau
24.06.2026

Volkswagen will sparen, kürzen und umbauen, doch der Druck auf den Konzern bleibt enorm. Zehntausende Stellen fallen weg, Werke verlieren...

DWN
Politik
Politik Bundestag: Ein Drittel der Bundestagsabgeordneten hat Nebeneinkünfte
24.06.2026

Mehr als ein Drittel der Bundestagsabgeordneten hat in der laufenden Legislaturperiode meldepflichtige Nebeneinkünfte bezogen - neben...