Die bahnbrechende Lithium-Schwefel-Batterie verspricht eine fünfmal höhere Kapazität

In Down Under braut sich etwas Elektrisierendes zusammen, und nein, es ist kein weiterer Crocodile-Dundee-Film. Australische Forscher rühmen sich eines großen Sprungs in der Batteriewelt, der möglicherweise die Spielregeln für Elektrofahrzeuge und Smartphones gleichermaßen verändern wird. Der Name des Game Changers? Die Lithium-Schwefel-Batterie (Li-S).

Das neu entwickelte Li-S-Batteriedesign wurde an der Monash University in Melbourne entwickelt und bietet eine beeindruckende Reihe von Vorteilen gegenüber den herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die wir alle kennen (und manchmal widerwillig ersetzen). Die neue Batterietechnologie hält satte fünfmal mehr Energie und kostet nur halb so viel. Sie sieht aus wie der Heilige Gral, nach dem die Welt gesucht hat.

Die bahnbrechende Lithium-Schwefel-Batterie verspricht eine fünfmal höhere Kapazität

Der Kern dieser Weiterentwicklung besteht darin, den Lithiumverbrauch zu reduzieren und die Lebensdauer der Batterie deutlich zu verlängern. Aber es ist nicht nur die erhöhte Langlebigkeit, die Aufmerksamkeit erregt. Diese Monash-Zauberer haben eine „nanoporöse, mit Polymer beschichtete Lithiumfolienanode“ eingeführt, die, einfacher ausgedrückt, ein schickes neues Design ist, das den Geldbeutel schont und mehr Energie bietet.

In der Vergangenheit gab es bei Li-S-Batterien einige, sagen wir mal, „unerwünschte Chemie“. Als sich die Lithiumanode und die Schwefelkathoden vermischten, bildeten sie Dendriten – baumartige Strukturen – die die Batterie und den Elektrolyten schädigen würden. Dies führte dazu, dass diese Batterien manchmal nach nur 50 Zyklen den Geist aufgeben. Und in einem ziemlich dramatischen Ausstieg kam es manchmal sogar zu einem Kurzschluss und dem Entzünden des brennbaren Elektrolyten. Klingt nach einer dramatischen Seifenoper in Battery Land, oder? Nun, auch Lithium-Ionen-Akkus sind nicht unschuldig und gehen gelegentlich in Flammen auf.

Die Monash-Forscher unter der Leitung des stets begeisterten Doktoranden Declan McNamara haben jedoch eine Lösung für diese melodramatischen Probleme gefunden. Ihre Polymerbeschichtung, dünner als ein Blatt Papier und voller winziger Löcher (weniger als ein Nanometer breit), fungiert als eine Art Wächter. Dadurch können sich Lithiumionen frei bewegen, während andere lästige Chemikalien blockiert werden. Laut McNamara fungiert diese Beschichtung nicht nur als Gefängniswärter, sondern auch als Unterstützungssystem, das Lithium bei seinen Lade- und Entladevorgängen unterstützt.

Die bahnbrechende Lithium-Schwefel-Batterie verspricht eine fünfmal höhere Kapazität

„Wenn man sich metallisches Lithium als Teenager mit grenzenloser Energie vorstellt, wird diese Energie durch eine schlechte Batterie einfach verschwendet“, erklärt McNamara. „Wenn diese Energie jedoch richtig genutzt wird, kann sie zu hervorragenden Speichergeräten führen, die einfach herzustellen sind.“ Neue Beschichtung bringt uns der Herstellung effizienter Li-S-Batterien näher.“

Professor Mainak Majumder unterstützt McNamara und weist darauf hin, dass die Studie einen neuartigen Plan vorlegt, um Li-Metall vor dem schnellen Zerfall zu schützen, der früher die sprichwörtliche Achillesferse von Li-S-Batterien war. Laut Professor Matthew Hill, einem weiteren Mitglied der Denkfabrik, könnten diese Batterien das nächste große Ding für einen Markt sein, der nach fortschrittlichen Energielösungen hungert, insbesondere da die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen, Flugzeugen und Elektronik steigt.

Während die Li-S-Batterie derzeit im Rampenlicht steht, darf man nicht vergessen, dass das Batterieuniversum riesig ist. Andere aufstrebende Konkurrenten wie Zink-Ionen, Natrium-Ionen und Eisen-Luft wetteifern ebenfalls um ein Stück vom Kuchen und sind bestrebt, die langjährige Vormachtstellung von Lithium-Ionen herauszufordern.

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2023-10-21 17:30