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 XRP-Ledger-Transaktionsvolumen überschreitet die Marke von 1 Million

Analysten erwarten ein Aufwärtspotenzial von 100%. XRP Wie können Inhaber neue passive Einkommensquellen schaffen?

DWN
Finanzen
Finanzen EZB-Leitzins angehoben: Wer sind die Verlierer und Gewinner?
15.06.2026

Die Europäische Zentralbank hat den Leitzins für die Eurozone am vergangenen Donnerstag angehoben. Für Sparer, Kreditnehmer, Staaten und...

DWN
Politik
Politik Europäische Schlüsselstaaten wollen Kaja Kallas’ Macht beschneiden
15.06.2026

Mehrere Mitgliedstaaten der Europäischen Union, allen voran Deutschland und Frankreich, suchen nach Möglichkeiten, die Macht der Hohen...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Investoren verlieren Geduld: Merz-Beauftragter Blessing warnt vor Ernüchterung
15.06.2026

Deutschland gilt international weiterhin als verlässlicher und stabiler Standort. Dennoch wächst bei manchen Investoren die Skepsis...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft USA-Iran-Abkommen: Kommt jetzt die Entlastung bei den Spritpreisen?
15.06.2026

Die Einigung zwischen den USA und dem Iran sorgt weltweit für Aufmerksamkeit – auch an den Energiemärkten. Experten sehen Chancen auf...

DWN
Politik
Politik Ukraine entwickelt kostengünstige Alternative zu US-amerikanischen Patriot-Raketen
15.06.2026

Die Ukraine hat eine neue Luftabwehrrakete getestet, die eine kostengünstigere und für die Serienfertigung geeignete Alternative zum...

DWN
Finanzen
Finanzen Rheinmetall-Aktie kaufen? Der Superzyklus steht erst am Anfang
15.06.2026

Der Wert der Rheinmetall-Aktie hat sich seit 2022 bereits vervielfacht. Russlands Krieg gegen die Ukraine, Europas Aufrüstung und...

DWN
Finanzen
Finanzen SpaceX, Anthropic und OpenAI in Ihrem ETF-Fonds? Vielleicht schneller, als Sie denken
15.06.2026

Während Tesla ein ganzes Jahrzehnt gebraucht hat, um in den S&P 500 und damit in passiv verwaltete ETF-Fonds aufgenommen zu werden,...

DWN
Finanzen
Finanzen DAX-Kurs steigt zeitweise über 25.000 Punkte: Iran-Abkommen und SpaceX-Erfolg treiben die Börsen an
15.06.2026

An den Börsen kehrt plötzlich Optimismus zurück: Sinkende Ölpreise, Hoffnung auf Entspannung im Nahen Osten und ein spektakulärer...