Eine neuartige Lithium-Schwefel-Batterie aus Erdölabfälle plus ungiftige Lösungsmittel

Lithium-Ionen-Akku

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Sie kann mehr Energie speichern und ist günstiger in der Herstellung: Die Lithium-Schwefel-Batterie besteht zum Teil aus chemischen Abfällen und verzichtet auf giftige Lösungsmittel. Da sie allerdings neue Elektronik voraussetzt, wird sie wohl zunächst erst in der Luftfahrt Einsatz finden, wo geringes Gewicht entscheidend ist. Dies meldet das russische online Magazin "Sputnik".

Weiter heißt es hierzu auf deren deutschen Webseite: "Eine neues Batteriekonzept hat in den Medien von sich reden lassen: Es handelt sich um eine Form der Lithium-Schwefel-Batterie, die eine über viermal so hohe Ladekapazität im Vergleich zur Lithium-Ionen-Technologie verspricht. Entwickelt wurde die Batterie in Australien an der Monash University. Hergestellt und getestet wurden aber die ersten Prototypen-Zellen in Deutschland am Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS), an dem bereits seit zehn Jahren an Lithium-Schwefel-Zellen geforscht wird.

Wie schon der Name verrät, kommt bei diesem Batterietypus neben Lithium auch Schwefel zum Einsatz. „Bei der Entladung der Batterie wird der Schwefel in Lithiumsulfid umgewandelt. Jedes Schwefelatom bindet dabei zwei Lithium-Ionen und hat damit eine deutlich höhere spezifische Kapazität als alle Materialien, die aus der Lithium-Ionen-Technik bekannt sind“, erklärt Holger Althues, Experte für Chemische Oberflächen- und Batterietechnik am Fraunhofer IWS gegenüber Sputnik. Umgekehrt lösen sich beim Aufladen die Lithium-Ionen vom Schwefel und wandern zurück zur Anode.

Im Kostenvergleich dürfte die Lithium-Schwefel-Batterie besser ausfallen als die Lithium-Ionen-Technik: „Schwefel ist ein Abfallprodukt der Erdölindustrie und somit ein weltweit kostengünstig verfügbarer Rohstoff. Die Lithium-Schwefel- oder analoge Natrium-Schwefel-Batterien besitzen also das Potenzial, mittelfristig eine besonders kostengünstige Speicherlösung zu sein“, erklärt Althues.

Auch mit Blick auf die Umweltbilanz könnt es Vorteile geben, denn für die Herstellung der Kathode bei Lithium-Ionen-Zellen kommen laut dem Fraunhofer-Forscher giftige Lösungsmittel zum Einsatz, die im Fall der neuen Batterie durch das Lösungsmittel Wasser ersetzt werden konnten. „Ein neues Verfahren zur Elektrodenfertigung am Fraunhofer IWS kommt sogar ganz ohne Lösungsmittel aus“, merkt Althues an. Zudem sei die Gewinnung von Nickel und Kobalt für gängige Anoden energie- und kostenintensiv. Im Fall der neuen Batterie werden diese Stoffe durch das Abfallprodukt Schwefel ersetzt. Ein Recyclingverfahren für die neue Batterie dagegen steht noch aus und ist in der Entwicklung. Was die Sicherheit betrifft, so spricht Althues von „deutlichen Sicherheitsvorteilen“ der Lithium-Schwefel-Zellen. Diese hängen aber vom gewählten Elektrolyt ab und eine abschließende Bewertung muss hier noch vorgenommen werden.

Den Handyakku durch einen Lithium-Schwefel-Akku wird man aber nicht einfach so austauschen können, denn dazu muss die Elektronik des Geräts angepasst werden beziehungsweise ein neues Gerät her. Deshalb betont der Batterie-Forscher: „Lithium-Ionen-Akkus bieten bereits ein herausragendes Gesamtpaket an Leistungseigenschaften und werden in den meisten Anwendungen kurzfristig sicher nicht vom Markt verdrängt.“ Den größten Vorteil der neuen Batterie sieht er bei Anwendungen aus der Luftfahrt, bei denen geringes Gewicht unabdingbar ist. Dazu zählen Pseudo-Satelliten, Drohnen und Elektroflugzeuge.

In den nächsten Monaten wollen die Forscher aus Australien ihre Batterien weiter testen. Das Fraunhofer IWS selbst plant Althues zufolge, „die eigenen Zell-Entwicklungen in den nächsten zwei bis drei Jahren in ersten Anwendungen zu demonstrieren“."

Quelle: Sputnik (Deutschland)