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 Damit Sie sich auf Ihr Unternehmen konzentrieren können

Ein Unternehmen zu führen, bedeutet, täglich Verantwortung zu übernehmen und Entscheidungen zu treffen. Gleichzeitig soll möglichst...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Das ist Russlands neuer Albtraum
28.10.2026

Das deutsche Verteidigungsunternehmen Helsing bringt zwei neue Luftabwehrraketen und ein KI-gestütztes Abwehrsystem auf den Markt. Ziel...

DWN
Politik
Politik Wahl von AfD-Politikern: Streit um eidesstattliche Erklärung – Rücktrittsforderungen für Schulze
28.10.2026

Die Debatte über den Umgang mit der AfD wird zur Zerreißprobe für die CDU-Landtagsfraktion in Sachsen-Anhalt: Aktueller Tiefpunkt ist...

DWN
Finanzen
Finanzen Europäische Banken: Höhere Zinsen dämpfen bereits die Kreditnachfrage
28.10.2026

Vor ihrer Zinssitzung veröffentlichte die EZB einen Bericht über den Stand der Kreditvergabe der Banken. Daraus geht hervor, dass ihre...

DWN
Finanzen
Finanzen Silber stürzt ab: Schmerzhafte Lektion oder erwartete Chance an einer runden Marke?
28.10.2026

Der Silberpreis ist auf den niedrigsten Stand seit elf Monaten gefallen und liegt inzwischen mehr als 50 Prozent unter seinem Rekordhoch...

DWN
Politik
Politik Analyse: Trump kann nur neidisch sein – Präsident Xi ist bereit für eine vierte Amtszeit
28.10.2026

Im kommenden Jahr soll Xi Jinping eine weitere fünfjährige Amtszeit als mächtiger Präsident Chinas erhalten. In dieser Woche treffen...

DWN
Finanzen
Finanzen Einkommensausfall: Viele Deutsche haben kaum finanzielle Reserven
28.10.2026

Eine kaputte Waschmaschine, eine Autoreparatur: Für 37 Prozent wären unerwartete 3.000 Euro ein echtes Problem. Besonders junge...

DWN
Finanzen
Finanzen Drei Dinge, die mir bei Teslas aktuellem Quartalsbericht aufgefallen sind
28.10.2026

Beim Lesen von Teslas aktuellem Quartalsbericht entstand bei mir der Eindruck, es mit zwei getrennten Unternehmen zu tun zu haben. Das eine...

DWN
Finanzen
Finanzen Longevity-Aktien: Wohin die Milliarden des Booms wirklich fließen – und wo Investoren auf Sand bauen
28.10.2026

Nach Angaben des Longevity Biotech Report von Longevity.Technology stieg das weltweite Investmentvolumen in Longevity-Biotech von 4,7...