Neu entwickelter Lithium-Schwefel-Akku ist viermal leistungsfähiger als Li-Ionen Akkus

Forscher der australischen Monash-Universität haben einen wiederaufladbaren Lithium- und Schwefel-Akku entwickelt, der mehr als vierfach effizienter sein soll als aktuelle Lithium-Ionen Akkus. Neue Lithium-Schwefel Akkus z.B. für mobile Geräte oder Elektro-Autos könnten so entweder 4x mehr Energie als bisherige Akkus liefern (und so ein Smartphone 5 Tage lang mit Strom versorgen können) oder bei gleicher Ladung für Gewichtseinsparungen sorgen. Auch die weiteren Vorteile neben der höheren Ladung klingen vielversprechend, so sollen die neuen Akkus billiger sein, lassen sich mit geringeren Kosten produzieren und sollen viel umweltfreundlicher in der Herstellung sein als bisherige Akkus, weil auf Kobalt verzichtet werden kann.

Das Team hat eine Methode entwickelt, welche Bindungen zwischen den Partikeln herstellt, um Materialspannungen während der Be- und Entladung (welche in einer großen Zu- bzw. Abnahme der Masse der Kathode/Anode resultiert) aufzunehmen und trotzdem stabil zu bleiben. Die neue Methode könnte die Entwicklung von hochkapazitiven Akkus mit Silizium Anoden vorantreiben.

Die neuen Batterien verwenden die gleichen Materialien wie Standard Lithium-Ionen-Batterien, nutzen aber deutlich weniger wertvolles Lithium und kein giftiges und teures Kobalt. Die Kathoden bestehen mit der neuen Methode zu 70% aus (relativ billigem) Schwefel, zu 20% aus Kohlenstoff sowie aus 10% Lithium-Carboxymethylcellulose (CMC). Die Forscher haben das Design der Schwefelkathoden so geändert, dass sie höhere Belastungen ohne Einbußen bei der Gesamtkapazität oder der Leistung aufnehmen können. Ein Problem ist allerdings, dass bisher ohne größere Verluste nur ca. 200 Ladezyklen möglich sind.

Zwar gab es in den letzten Jahren schon viele erfolgversprechende Entwicklungen von neue Akku-Technologien, sie haben aber bisher nie das Produktionsstadium erreicht haben. Der neue Lithium-Schwefel ist allerdings schon einen Schritt über das reine Forschungsstadium hinaus und kann sich demnächst schon in Feldversuchen beweisen. Es wurden schon Prototypen des Akkus vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden entwickelt und das Forschungsteam hat 2.5 Millionen Dollar von der australischen Regierung und Partnern in der Industrie erhalten, um Versuche mit der neuen Batterie in Elektro-Autos und Stromnetzen (zur Speicherung von Solarstrom) zu starten. Allerdings wird auch bei erfolgreichen Tests die Massenproduktion und Markteinführung noch einige Zeit auf sich warten lassen - Produktionsprozesse sind träge und es gibt noch einige Hürden zu überwinden.