Schwefel im Akku

Schwefel ist nicht nur billig und häufig, ein Schwefelatom kann in der Kathode auch gleich zwei Lithium-Atome binden und wieder abgeben. In herkömmlichen Kathoden wird nur ein Lithium-Atom an ein Kobalt- und zwei Sauerstoffatome gebunden, die zusammen die dreifache Masse eines Schwefelatoms haben. In der Theorie lässt sich damit die Kapazität eines Akkus vervielfachen.

Stellenmarkt
  1. Projektleiter Softwareentwicklung E-Mobilität (m/w/d)
    DRÄXLMAIER Group, Vilsbiburg bei Landshut
  2. Senior Service Manager ServiceNow (m/w/d)
    operational services GmbH & Co. KG, verschiedene Standorte
Detailsuche

In der Praxis gibt es aber erhebliche Probleme. So wurde Anfang 2020 ein Akku mit dieser Technik vorgestellt, der aber nur eine Kapazität von 120 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) hatte. Die Angabe fand sich weder in den Pressemeldungen der Universität noch im Text des Papers, sondern nur im Anhang. Das ist weniger als die Hälfte der Kapazität eines aktuellen Lithium-Ionen-Akkus - und es ist nicht das einzige Problem mit dieser Technik.

Die positive Schwefelkathode schwillt um 80 Prozent an, wenn sie die Lithium-Ionen beim Entladen des Akkus aufnimmt. Je dicker die Kathode ist, desto größer werden die dabei auftretenden mechanischen Kräfte, die drohen, das Kathodenmaterial auseinanderzureißen. Erschwerend kommt hinzu, dass der Schwefel mit Graphit gemischt werden muss, weil der Schwefel allein keinen Strom leitet. Um die Standkraft der Kathode zu verbessern, haben die Forscher nicht nach neuen Stoffen gesucht, sondern ein Bindemittel entwickelt, mit dem die Lebensdauer der Kathode bei langsamen Lade- und Entladezyklen auf 200 Zyklen verlängert werden konnte.

Lithium-Schwefel-Akkus brauchen leichtere Anoden

Das war ein großer Fortschritt. Denn die gleiche Technik könnte auch auf der Seite der negativen Anode angewendet werden, die das Lithium beim Laden des Akkus aufnimmt. Das Volumen der heute gebräuchlichen Graphit-Anoden nimmt beim Ladevorgang nur wenig zu, so dass die Anode nicht zu bröckeln droht. Aber es sind etwa 10 Gramm Graphit nötig, um ein Gramm Lithium aufzunehmen - und das Graphit macht etwa die Hälfte des Gewichts des Akkus aus. Anoden aus Silizium hätten theoretisch die zehnfache Kapazität, schwellen dabei aber um das Vierfache an und zerstören sich selbst. Ohne bessere Anoden sind Lithium-Schwefel-Akkus aber kaum zu gebrauchen.

Golem Karrierewelt
  1. Microsoft Azure Administration: virtueller Zwei-Tage-Workshop
    22./23.08.2022, virtuell
  2. CEH Certified Ethical Hacker v11: virtueller Fünf-Tage-Workshop
    30.05.-03.06.2022, Virtuell
Weitere IT-Trainings

Lithium-Schwefel-Akkus haben nämlich noch ein Problem, das nicht umgangen werden kann. Sie haben mit 2 Volt nur die halbe Spannung der herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus. Die Spannung ist ein Maß dafür, wie viel Energie die Elektronen eines Lithium-Atoms im Akku speichern und wieder abgeben können. Die Technik verdoppelt also notwendigerweise den Lithium-Verbrauch pro kWh. Doppelt so viel Lithium bedeutet aber auch, dass die Anode im geladenen Akku die doppelte Menge Lithium aufnehmen muss. Eine doppelt so große Graphit-Anode wäre aber auch doppelt so schwer und und würde so alle Gewichtseinsparungen der Kathode zunichtemachen.

Eine höhere Speicherkapazität hat solch ein Akku also nur, wenn die Lithium-Speicherung in der Anode mit deutlich weniger Gewicht als bisher auskommt.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed
 Akkutechnik: In Zukunft kommen Akkus mit weniger seltenen Rohstoffen ausDas beste Anodenmaterial ist kein Anodenmaterial 
  1.  
  2. 1
  3. 2
  4. 3
  5. 4
  6. 5
  7.  


wernerderchamp1 21. Jul 2020

Ist schon bekannt, wann der kommt? ist ja jetzt schon 5 Monate her

Aki-San 19. Feb 2020

Kann mich dem nur anschließen. Sehr angenehm zu lesender Artikel, wie zu erwarten gewesen...

MrAndersenson 19. Feb 2020

https://de.wikipedia.org/wiki/Metalle_der_Seltenen_Erden#Verwendung https://de.wikipedia...

Frank... 19. Feb 2020

In der Entwicklung ist es ziemlich egal, wie exotisch ein Material ist. Kein Labor dieser...



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Liberty Lifter
US-Militär lässt ein eigenes Ekranoplan entwickeln

In den 1960er Jahren schockten die Sowjets den Westen mit dem Kaspischen Seemonster. Die Darpa will ein eigenes, besseres Bodeneffektfahrzeug bauen.

Liberty Lifter: US-Militär lässt ein eigenes Ekranoplan entwickeln
Artikel
  1. Abo: Spielebranche streitet über Game Pass
    Abo
    Spielebranche streitet über Game Pass

    Nach Kritik von Sony gibt es mehr Stimmen aus der Spielebranche, die Game Pass problematisch finden - aber auch klares Lob für das Abo.

  2. Microsoft: Der Android-App-Store für Windows 11 kommt nach Deutschland
    Microsoft
    Der Android-App-Store für Windows 11 kommt nach Deutschland

    Build 2022 Der Microsoft Store soll noch attraktiver werden. So können Kunden ihre Apps künftig ohne lange Wartezeiten direkt veröffentlichen.

  3. Dev Box: Die schnelle und einfache Entwicklungmaschine aus der Cloud
    Dev Box
    Die schnelle und einfache Entwicklungmaschine aus der Cloud

    Build 2022Das Einrichten einzelner Rechner zur Entwicklung kann viel Aufwand machen. Mit der Dev Box aus der Cloud will Microsoft das vereinfachen.

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Daily Deals • Xbox Series X bestellbar • Samsung SSD 1TB 79€ • LG OLED TV 77" 56% günstiger: 1.099€ • Alternate (u. a. Cooler Master Curved Gaming-Monitor 34" UWQHD 144 Hz 459€) • Sony-Fernseher bis zu 47% günstiger • Cyber Week: Alle Deals freigeschaltet • Samsung schenkt 19% MwSt.[Werbung]
    •  /