Durchbruch soll Schwefelbatterien schneller serienreif machen

Lithium-Schwefel-Batterien wird großes Potenzial zugeschrieben. Vor allem deswegen, weil damit eine sehr hohe Energiedichte erreicht werden kann. Der Kommerzialisierung stehen aber bislang einige Probleme im Weg, etwa die niedrige Ladeleistung und die schnelle Degradierung. 

Südkoreanische Forscher haben nun ein neues Material entwickelt, das eine Lösung für diese Probleme sein könnte. Damit bringen sie die Lithium-Schwefel-Akkus (Li-S) der Serienreife einen Schritt näher. 

➤ Mehr lesen: Wie realistisch sind Atom-Diamant-Batterien, die ewig halten?

Deutliche Verbesserung

Mit dem neuen Material kann eine Li-S-Batterie mehr als 1.000 Ladezyklen überstehen und behält noch immer 82 Prozent seiner Kapazität, schreiben die Forscher. Die Ladezeit wurde ebenfalls beschleunigt: Im Labortest war die Batterie in 12 Minuten vollständig aufgeladen.

Wenn sich Li-S-Batterien entladen, entstehen Lithiumpolysulfide im Elektrolyten, die den Akku schnell degradieren lassen. In früheren Forschungen wurde bereits versucht dieses Problem zu lösen, indem Schwefel in porösen Kohlenstoffstrukturen eingebunden wurde. Das hat allerdings nur teilweise den gewünschten Effekt erreicht.

➤ Mehr lesen: Chinesische Nuklear-Batterie soll Handy-Laden überflüssig machen

Neues Material entwickelt

Die südkoreanischen Wissenschafter sind einen Schritt weitergegangen und haben ein Material entwickelt, das sie an der Kathode angebracht haben. Dabei handelt es sich um ein hoch graphitisches, multiporöses Kohlenstoffmaterial, das mit Stickstoff versetzt ist. 

Die Vielzahl unterschiedlicher Poren in dem Material verbessert die Schwefelbeladung und führt zu einem effizienteren Kontakt zwischen Schwefel und Elektrolyt. Dadurch wird die Leistung der Batterie gesteigert. Gleichzeitig verhindert der Stickstoff, dass sich die Sulfide im Elektrolyt bewegen, was die Degradierung verlangsamt.

➤ Mehr lesen: Neuer Lithium-Schwefel-Akku kann sich selbst heilen

Auch wenn die Experimente vielversprechende Ergebnisse liefern, ist es bis zur Serienreife noch ein weiter Weg. "Wir hoffen, dass diese Studie die Kommerzialisierung von Lithium-Schwefel-Batterien beschleunigen wird", sagte Professor Jong-sung Yu, der die Forschung am Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) leitet.