Kobalt und Nickel sind beliebte Rohstoffe für Akkus. Auf der Welt kommen sie aber nur noch sehr knapp vor. Schwefel ist dagegen ein Abfallprodukt der Industrie und damit einfacher und umweltfreundlicher zu bekommen. Forschende haben jetzt einen vielversprechenden Prototyp eines Lithium-Schwefel-Akkus hergestellt.
Die Idee, anstatt eines Lithium-Ionen-Akku einen Lithium-Schwefel-Akku herzustellen, ist zwar kein Novum, doch bisher gab es immer große Probleme mit der Akkulaufzeit. Jetzt haben Forschende von der australischen Monash-University und vom deutschen Fraunhofer Institut für Werkstoff und Strahlentechnik in Dresden ein Verfahren entwickelt, das einen deutlich leistungsstärkeren Lithium-Schwefel-Akku herstellen kann.
Akku mit Schwefel nutzt Abfallprodukt der Industrie
Den Rohstoff Schwefel für die Herstellung von Akkus zu verwenden, hat zwei entscheidende Vorteile: Zum einen kann er die zwei problematischen Rohstoffe Kobalt und Nickel ersetzen. Zum anderen ist er einfach und billig zu bekommen, da er oft als Abfallprodukt in der Industrie anfällt. Damit ist er gleichzeitig umweltfreundlicher. Auch der neue Lithium-Schwefel-Akku soll bei seiner Entsorgung umweltfreundlicher als bisherige Akkus sein.
Vier Mal so stark wie bisher
Im Grunde genommen funktionierte ein Lithium-Schwefel-Akku bisher so: Es gibt zwei Pole. Einen Pluspol, die Anode mit den Lithium-Ionen, und einen Minuspol, die Schwefel-Kathode. Wenn aus dem Akku Strom verbraucht wird, wandern die Ionen von der Kathode in die Anode. Beim Laden wandern die Ionen wieder zurück in die Kathode. Bisher entstanden durch diesen Wander-Prozess immer Mikrorisse und winzige Brüche. Die Folge: Der Akku gab zu schnell den Geist auf.
"An den Schwefel-Akkus wird schon seit Jahrzehnten geforscht. Aber bis jetzt hatten die immer genau das Problem, dass sie nicht lange halten."
Neu ist jetzt, dass der Akku vier Mal so stark sein soll wie der aktuelle Marktführer. Wenn das stimme, sei es wirklich ein Durchbruch, sagt Deutschlandfunk-Nova-Reporterin Anne Tepper.
Verfahren wie in der Waschmittelproduktion
Um den Lithium-Schwefel-Akku so leistungsstark zu bekommen, haben die Forschenden die Schwefel-Kathode in eine Schicht aus einem Bindemittel und Kohlenstoff eingewickelt. Dadurch soll die Kathode nicht mehr so schnell kaputt gehen. Dieses Verfahren haben sich die Forscher aus der Waschmittelproduktion abgeschaut.
Besonders geeignet für die Luftfahrt
Bisher hat das Forschungsteam nur ein Patent angemeldet und einen entsprechenden Prototypen entwickelt. Bis so ein Schwefel-Lithium-Akku wirklich in einem Elektroauto eingebaut werden wird, sind noch viele Hürden zu nehmen, sagen die Forschenden. Sie vermuten außerdem, dass sich der Akku besonders als Energiequelle für den Antrieb in der Luftfahrt eignen wird. Denn der neue Akku wiegt vergleichsweise wenig, was einen entscheidenden Faktor in der Luftfahrt darstellt.