Batterien: Lithium bald nicht mehr nötig

Prinzipieller Aufbau der neuen Schwefel-Metall-Batterie (Grafik: utexas.edu)

Austin (pte032/07.12.2021/13:55) - Forscher um Arumugam Manthiram vom Texas Materials Institute der University of Texas, Austin http://utexas.edu haben eine neue Batterie entwickelt, die weder teures Lithium noch wertvolles Kobalt braucht. Sie besteht in ihrem Kern aus den Allerweltsmaterialien Natrium und Schwefel, die auf der Erde im Überfluss vorhanden sind.

Keine Brände, kein Zerfall

Manthiram ist keineswegs der Erste, der diese Materialien ausgewählt hat, um eine preiswerte Batterie zu bauen. Eine Premiere ist seine Innovation dennoch. Es ist ihm gelungen zu verhindern, dass sich Dendriten bilden, nadelspitze Ablagerungen, die Kurzschlüsse mit nachfolgenden Bränden oder gar Explosionen auslösen. Auch hat es der Experte geschafft, den Zerfall der Elektroden zu verhindern, der durch die bisher eingesetzten Elektrolyte ausgelöst wurde.

Amruth Bhargav, Doktorand in Manthirams Labor, hat als Elektrolyt eine hochkonzentrierte Salzlösung ausgewählt, die er mit einem Lösungsmittel verdünnte, das nicht mit anderen Materialien reagiert. Damit löste er gleichzeitig die Bildung von Dendriten und die Auflösung der Schwefelelektrode. Die so aufgebaute Batterie überstand 300 Lade- und Entladezyklen, ohne nennenswert an Kapazität zu verlieren.

Batterie wird nun vergrößert

Noch ist die Batterie relativ klein, also ungeeignet, um große Mengen an Energie zu speichern, wie es für den Betrieb von E-Autos und die Pufferung von Wind- und Solarstrom nötig ist. Deshalb macht sich Manthiram mit seinem Team jetzt daran, den Stromspeicher zu vergrößern. In beiden Bereichen dominieren derzeit Lithium-Ionen-Batterien, die einen hohen Anteil an den Kosten für E-Autos haben. Dazu kommt die Scheu von Energieversorgern, solche Batterien verstärkt zu installieren, um Flauten und sonnenarme Zeiten umweltverträglich zu überbrücken.

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