Lithium-Schwefel-Akkus: Mit Zucker verbessert

Der Alptraum jedes Autofahrers – Zucker im Tank – wurde im Unterschied dazu die Funktion von Lithium-Schwefel-Akkus mit Zucker wesentlich verbessert. Forscher der Monash University http://monash.edu haben das geschafft. Durch Zugabe eines Löffels Zucker stabilisierte man die positive Elektrode einer Lithium-Schwefel-Batterie. „In weniger als einem Jahrzehnt könnte diese Technologie E-Busse und -Lastwagen ohne Aufladen von Melbourne nach Sydney fahren zu lassen. Mit diesen Batterien lässt sich auch der Betrieb von Liefer- und Landwirtschaftsdrohnen verbessern. Bei denen ist geringes Gewicht von größter Bedeutung“, so Forschungsleiter Mainak Majumder.

Bis zu fünfmal mehr Kapazität

Theoretisch können Lithium-Schwefel-Batterien zwei- bis fünfmal mehr Energie speichern als Lithium-Ionen-Batterien gleichen Gewichts. Das Problem war bisher, dass die Elektroden schnell zerstört waren. Sodass die Batterie den Geist aufgab. Die positive Schwefelelektrode dehnte sich im Betrieb aus, um danach wieder zu schrumpfen. Das hielt sie nicht lange durch. Die negative Elektrode aus Lithium wiederum wurde durch Schwefelverbindungen vergiftet.

Vergangenes Jahr gelang es dem Team um Majumder bereits, die positive Elektrode so zu gestalten, dass sie die Volumenänderungen kompensiert. Jetzt haben die Forscher noch eins drauf gesetzt. Nämlich die Lithium-Schwefel-Akkus mit Zucker verbessert. Sie bauten in die netzartige Struktur der Elektrode Glukose-Moleküle ein. Die verhindern, dass sich Schwefelmoleküle auf Wanderschaft begeben und die negative Elektrode verunreinigen.

Fertigung in Australien geplant

Das Team baute mehrere Batterien mit dieser Technik. Die hatten nach 1.000 Lade- und Entladezyklen noch immer eine höhere Kapazität als gleich schwere neue Lithium-Ionen-Batterien. Majumder und seine Doktorandin Yingyi Huang haben sich von einem gut drei Jahrzehnte alten Forschungsergebnis aus der Geochemie inspirieren lassen. Darin ist beschrieben, wie zuckerbasierte Substanzen dem Abbau in geologischen Sedimenten widerstehen. Indem sie starke Bindungen mit Sulfiden, also Schwefelverbindungen, eingehen.

Noch sind die Forscher nicht am Ziel. Auch wenn die Lithium-Elektrode vor Schwefelverbindungen geschützt ist. So bedarf die Elektrode aus metallischem Lithium noch verstärkter Schutzmaßnahmen. Clean Future Energy, australische Tochtergesellschaft des Erneuerbare-Energien-Spezialisten Enserv Group of Thailand http://enservpower.com in Bangkok, hat die Forschungsarbeit finanziell unterstützt. Sie will die neuen Batterien in Australien in Serie bauen. Was sich anbietet, weil das Land zu den größten Lithium-Produzenten der Welt gehört.