Batterien: Lithium bald nicht mehr nötig

Wissenschaftler der University of Texas erzielen Durchbruch beim Einsatz von Billigmaterialien

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

Austin (pte032/07.12.2021/13:55)

Es sei eine „Traumtechnologie", schwärmt Professor Arumugam Manthiram, Direktor des Texas Materials Institute der University of Texas am Standort Austin https://www.utexas.edu. Der Materialwissenschaftler spricht von einer Batterie, die er mit seinem Team entwickelt hat. Traumhaft daran ist, dass sie 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.

[b]Brände verhindert, Zerfall gestoppt[/b]

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, zum einen zu verhindern, dass sich Dendriten bilden, nadelspitze Ablagerungen, die Kurzschlüsse mit nachfolgenden Bränden oder gar Explosionen auslösen. Zum anderen hat er es geschafft, den Zerfall der Elektroden zu verhindern, der durch die bisher eingesetzten Elektrolyte ausgelöst wurde.

[b]Neuer Elektrolyt löst zwei Probleme[/b]

Amruth Bhargav, Doktorand in Manthirams Labor, wählte als Elektrolyt eine hochkonzentrierte Salzlösung aus, 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.

[b]Jetzt soll die Batterie vergrößert werden[/b]

Noch ist die Batterie relativ klein, also ungeeignet, um große Mengen an Energie zu speichern, wie es für den Betrieb von Elektroautos 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 Elektroautos und die Scheu von Energieversorgern hat, sie verstärkt zu installieren, um Flauten und sonnenarme Zeiten umweltverträglich zu überbrücken – heute geschieht das weitgehend mit fossil befeuerten Kraftwerken.

[b]Kosten und Verfügbarkeit sind entscheidend[/b]

Manthiram ist deshalb sicher, dass seine Batterie die Lösung sein kann: „Mit der zunehmenden Elektrifizierung und dem erhöhten Bedarf an Energiespeichern werden die Kosten und die Verfügbarkeit von Rohstoffen für den Bau der Batterien die dominierenden Faktoren sein."

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