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Akku-Technologie: Wissenschaftler bringen Lithium-Schwefel-Batterien auf das nächste Level

Die Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus hat ein geringeres Gewicht bei hoher Kapazität. Ein Problem von Lithium-Schwefel-Batterien konnten Experten jetzt lösen.

2 Min.
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Der Einsatz von Kobaltoxolat verhindert, dass Lithiumsalze eine Selbstentladungsreaktion auszulösen. (Bild: Whiley VHC)


Leichte, günstige und trotzdem leistungsfähige Auto-Akkus – das verspricht die Lithium-Schwefel-Technologie (LiS). Ihre niedrige Lebensdauer verhinderte bisher einen kommerziellen Einsatz. Ein Durchbruch des Gwangj Institute of Science and Technology (GIST) könnte das ändern.

Chemische Nebenprodukte zerstören Reaktion

Bei der chemischen Reaktion zwischen der Schwefel-Kathode und der Anode aus Lithium entsteht festes Lithiumsulfid und flüssiges Lithiumpolysulfid. Diese Salze lagern sich ab und beeinträchtigen damit das Laden und Entladen dermaßen, dass sie den Akku schon nach wenigen Ladezyklen außer Gefecht setzen. Bisher machen die Energiespeicher aus LiS nur 50 bis 100 Ladezyklen mit. Wissenschaftler aus aller Welt arbeiten daran, einen Katalysator zu finden, der diesen Abbau im laufenden Betrieb umkehrbar macht. Dabei ist es einer koreanischen Forschergruppe nun anscheinend gelungen, einen Durchbruch zu erzielen, das berichtet das Magazin der europäischen Chemical Society „ChemSusChem“.

Kobaltoxalat glänzt gleich mit 2 Eigenschaften

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Auf der Suche nach einem neuen Elektrokatalysator erinnerte sich die Gruppe an eine frühere Studie. Dort hatten GIST-Forscher festgestellt, dass während der Elektrolyse negativ geladene Ionen an der Oberfläche von Kobaltoxalat absorbiert wurden. „Die motivierte uns zu der Hypothese, dass Kobaltoxolat auch in Lithium-Schwefel-Batterien ein ähnliches Verhalten mit Schwefel zeigen würde“, erklärt Professor Jaeyoung Lee, der die Studie leitet. Kobaltoxalat fällt beim Recycling von Lithium-Ionen-Batterien an.

Kobaltoxalat Lithium-Schwefel

Im Transmissionselektronenmikroskop sieht man, wie das Oxalat die Salze bindet. (Bild: Whiley VHC)

Das Oxalat bestätigte in Experimenten die These: Es reduzierte die Lithiumsalze und zersetzte sie. Außerdem unterdrückte es über die Schwefel-Absorption die Diffusion von flüssigem Lithiumsulfid in die Elektrolyte. Das heißt, es verhinderte, dass die Salze die Anode erreichten und dort die Selbstentladungsreaktion auslösten. Insgesamt verbesserte der Einsatz die Schwefelausnutzung und verringerte den Selbstzerstörungsprozess. Das Ergebnis: Die Batterie zeigte eine höhere Langlebigkeit, Leistung und Energiespeicherkapazität. Lee betonte, Lithium-Sulfur-Batterien winke eine Zukunft, die ihren Lithium-Ionen-Kollegen nicht vergönnt sei. Als praktische Anwendungsgebiete nannte er unbemannte Flugzeuge, Busse und Lastwagen sowie Lokomotiven. Er hoffe, dass die Ergebnisse Lithium-Schwefel-Batterien einen Schritt näher an die kommerziellen Nutzung gebracht haben.

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Kommentare (1)

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Dieter Vogel

Hallo, ich kann es nicht verstehen das die Wissenschaftler nach wie vor die Akkumulatoren Technik weiter verfolgen. Es bleibt ja immer die Umweltzerstörende Lithiumgewinnung. Da wird die Natur komplett auf Dauer zerstört. Außerdem hält unser Stromnetz diese Ladebelastung überhaupt nicht stand. Es werden bis zu 30 GW mehr benötigt. Die jetzigen Kraftwerke bringen max. 80 GW ins Netz. Es werden aber 110 GW benötigt.
Warum wird hier nicht logisch überlegt und die Technik der Brennstoffzelle weiter entwickelt. Den Wasserstoff können wir hier in Deutschland bequem an der Nord- und Ostseeküste entlang gewinnen.

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