Forscher aus Südkorea haben eine Lithium-Schwefel-Batterie in einer neuen Generation entwickelt. Sie soll sich binnen zwölf Minuten vollständig aufladen lassen.
Forscher aus Südkorea haben eine neue Technologie entwickelt, die Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S) alltagstauglich machen könnte. Denn es gelang ihnen, eine Batterie in gerade einmal zwölf Minuten vollständig aufzuladen – und das bei einer offenbar nie dagewesenen Effizienz und Stabilität.
Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien haben Lithium-Schwefel-Batterien einige Vorteile. Sie besitzen eine höhere Energiedichte und basieren auf Schwefel, einem günstigen und leicht verfügbaren Material. Diese Eigenschaften machen die Batterie besonders attraktiv für Anwendungen wie Elektrofahrzeuge oder stationäre Energiespeicher.
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Lithium-Schwefel-Batterien halten 1.000 Ladezyklen stand
Bisher waren langsame Ladezeiten und ein Verlust an Kapazität durch chemische Reaktionen im Inneren der Batterie Hindernisse für die Kommerzialisierung. Das Team um Professor Jong-sung Yu von der DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology) entwickelte daher eine neue Art von Kohlenstoffmaterial, das mit Stickstoff dotiert und porös ist.
Dieses Material löst mehrere Probleme. Dank einer speziellen Struktur beschleunigt sich die chemische Reaktion zwischen Schwefel und Lithium, was Ladezeiten von nur zwölf Minuten ermöglicht. Selbst nach 1.000 Ladezyklen behalte die Batterie 82 Prozent ihrer Kapazität. Das zeigt, dass sie langfristig stabil bleibt.
Die Batterie erreichte im Test eine Kapazität von 705 Milliamperestunden pro Gramm. Das ist etwa 1,6-mal mehr als bei herkömmlichen Batterien.
Kommerzialisierung könnte bevorstehen
Das Besondere an dem neuen Ansatz ist die Struktur des Kohlenstoffmaterials, das durch eine thermische Reduktion mit Magnesium und einem organischen Rahmenmaterial (ZIF-8) hergestellt wird. Diese Struktur bietet viel Platz für Schwefel und verbessert den Kontakt zwischen Schwefel und dem Elektrolyt.
Stickstoff auf der Oberfläche verhindert zudem die Migration von Lithium-Polysulfiden, die sonst die Leistung der Batterie beeinträchtigen würden. Die schnelle Ladefähigkeit und die langfristige Stabilität machen diese Batterie zu einer vielversprechenden Alternative für die Energiewende.
Obwohl weitere Optimierungen nötig sind, könnte diese Technologie die Kommerzialisierung von Lithium-Schwefel-Batterien beschleunigen und die Abhängigkeit von teuren Materialien wie Kobalt und Nickel reduzieren.
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