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
Finanzen
Finanzen SpaceX-Aktie: Nobelpreisträger Krugman kritisiert hohe Bewertung – Musk sei ein „menschliches Ponzi-Schema“
21.06.2026

Der Nobelpreisträger für Wirtschaftswissenschaften Paul Krugman kritisiert scharf die Bewertung von SpaceX, die nach dem Börsengang...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Goldhandel in Europa: Wie Edelmetallprofis vom Goldboom profitieren
21.06.2026

Der Goldboom hat den europäischen Edelmetallhandel spürbar verändert. Wie stark profitieren spezialisierte Händler von der neuen...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft US-Professor: Diese Energieform hat in den USA eine „außergewöhnliche“ Allianz geschaffen
21.06.2026

Während Trump weite Teile der Energiewende in den USA gebremst hat, konnte die Geothermie weiter voranschreiten. Laut einem US-Professor...

DWN
Immobilien
Immobilien Mieterhöhung, Nießbrauch, Grundsteuer: Diese Gerichtsurteile treffen Immobilienbesitzer direkt
21.06.2026

Mieterhöhung, Grundsteuer, Nießbrauch: Hinter diesen Stichworten stecken Urteile, die für Vermieter und Eigentümer über Tausende Euro...

DWN
Politik
Politik Recht auf Homeoffice? Warum Homeoffice kein Allheilmittel ist
21.06.2026

Politik und Experten fordern in Deutschland ein Recht auf Homeoffice, etwa um Beschäftigte wegen der gestiegenen Energiepreise zu...

DWN
Politik
Politik Die Hälfte der Gelder aus Brüssel geht auf dem Weg zum Landwirt verloren
21.06.2026

Der slowenische Agrarunternehmer Aleš Hvalc kritisiert Bürokratie, schwache Genossenschaften und eine Agrarpolitik, bei der zu wenig Geld...

DWN
Immobilien
Immobilien Wohnungsmarktkrise: Warum Deutschland falsch baut
21.06.2026

Eine neue Studie zeigt: In Städten sind Wohnungen knapp, doch gebaut wird oft auf dem Land – und meist zu groß. Wie sich das...

DWN
Technologie
Technologie Elon Musks KI zerstörte in einem Experiment die Welt innerhalb von vier Tagen
21.06.2026

Das Forschungslabor für künstliche Intelligenz Emergence AI führte ein 15-tägiges Experiment durch, bei dem gängige KI-Modelle eine...