Symbolbild: Akku-Pack eines E-Autos im Labor

Symbolbild: Akku-Pack eines E-Autos im Labor

© Getty Images/iStockphoto / PhonlamaiPhoto/iStockphoto

Science

Durchbruch bei Lithium-Schwefel-Akku: 25.000 Ladezyklen

Feststoffakkus sollen vor allem für die E-Mobilität Vorteile bringen. Sie sind potenziell weniger brennbar als Akkus mit flüssigem Elektrolyten, haben eine höhere Energiedichte, weniger Gewicht und sollen schnellere Ladezeiten ermöglichen. Noch befindet sich die Technologie aber in der Entwicklung. 

Ein potenzieller Kandidat für die Serienfertigung ist der Lithium-Schwefel-Akku. Daran wird sowohl mit flüssigem als auch festem Elektrolyt geforscht. Schwefel hat zwar eine hohe Energiedichte, dehnt sich beim Ladevorgang aber aus und hat eine geringe elektrische Leitfähigkeit

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Probleme mit flüssigem Elektrolyt

Deshalb wurde bisher flüssiger Elektrolyt verwendet, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Schwefel reagiert aber mit Lithium und kann Zwischenverbindungen bilden, die sich im flüssigen Elektrolyten lösen. Dadurch entlädt sich die Batterie schneller und verliert an Kapazität. Damit sinkt die Lebensdauer eines Lithium-Schwefel-Akku auf wenige Hundert Ladezyklen

Jetzt haben 2 Forschungsteams aus Deutschland und China einen Durchbruch vermeldet. Statt eines flüssigen verwenden sie einen festen Glas-Elektrolyt. Es handelt sich um ein Gemisch aus Bor, Schwefel, Lithium, Phosphor und Jod

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Effizienter und stabiler

Insbesondere das Jod sorgt dafür, dass die sogenannte Redoxreaktion beschleunigt wird. Das heißt, es findet ein schnellerer Elektronenaustausch statt und der Akku wird effizienter.

Durch die Glas-Struktur wird zudem verhindert, dass die Schwefelkathode ihr Volumen beim Laden ändert. So wird verhindert, dass Risse entstehen, die die Lebensdauer des Akkus verkürzen.

25.000 Ladezyklen

Nach 25.000 Ladezyklen hatte die Batterie noch 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität. Zum Vergleich: Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus bauen bereits nach 500 bis 1.000 Zyklen ihre Kapazität ab. 

Der Feststoffakku soll zudem für Hochgeschwindigkeitsladen geeignet sein. Gerade das ist für E-Autos wichtig, da Menschen möglichst wenig Zeit an der Ladestation verbringen wollen. Die Ergebnisse der Forschung wurden im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

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Offene Fragen

Noch ist die neue Batterie nur ein Laborexperiment. Zur Energiedichte ihres Akkus, seinem Gesamtgewicht und seiner Volumeneffizienz haben die Forscher keine Angabe gemacht. Erweist sich der Akku als marktfähig, könnte das das einen enormen Fortschritt für die Lebensdauer von Lithium-Schwefel-Akkus bedeuten und vor allem bei E-Autos für eine Revolution sorgen. 

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