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Moderne Technik ist von Akkus abhängig, aber wo bleibt der große Durchbruch?
Moderne Technik ist von Akkus abhängig, aber wo bleibt der große Durchbruch? (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Noch kein Glück mit Schwefel

Schwefel allein ist kein guter Stromleiter und muss deshalb mit anderen Stoffen durchsetzt werden. Kohlenstoff wäre ein guter Stromleiter, der noch dazu mit Lithium verträglich ist. Vor allem geht der Gewichtsvorteil des Schwefels umso mehr verloren, je mehr zusätzliche Stoffe in die Kathode eingebracht werden. Versuche mit Kohlenstoffnanoröhren und Graphen verliefen vielversprechend, haben aber noch keine völlig praxistaugliche Kathode hervorgebracht. Dazu kommen noch Probleme mit der Chemie.

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Lithium bildet mit dem festen Schwefel in der Kathode nicht einfach festes Lithium-Sulfid. Stattdessen bilden sich in mehreren Stufen Polysulfide, Lithium-Schwefel-Verbindungen, die in jedem Schritt mehr Lithium enthalten. Aber einige der Stoffe in den Zwischenschritten sind im flüssigen Elektrolyt löslich. Zum einen geht dadurch der Kathode Material verloren, zum anderen gelangen einige der Polysulfide zur Anode und geben dort ihr Lithium direkt ab, ohne dass durch eine elektrochemische Reaktion Strom erzeugt würde. Dadurch wird der Akku ineffizient.

Mehrere Forschergruppen versuchen hier, durch andere Materialien die Polysulfide an die Kathode zu binden oder ihre Entstehung ganz zu verhindern. Andere entwickeln Zusätze zum Elektrolyten und wieder andere Membranen und Beschichtungen, die zumindest die chemischen Reaktionen der Polysulfide an der Anode vermindern sollen. Auch dazu gibt es aktive Forschung mit vielen verschiedenen Ansätzen zur Umsetzung einer praktischen Lithium-Schwefel-Batterie. Aber keiner der Ansätze kann derzeit hohe Standfestigkeit, gute Leistungsabgabe und hohe Effizienz miteinander vereinen.

Eine langsame Entwicklung

In absehbarer Zeit wird wohl kein Ansatz zu einer sprunghaften Verbesserung der Akkutechnologie führen. Auch wenn die neuen Entwicklungen allesamt ein viel größeres theoretisches Potenzial zur Energiespeicherung als Lithium-Akkus mit Graphitanoden haben, ist keine der neuen Technologien so weit ausgereift wie die heutige. Ihre Einführung wird deshalb wohl keinen großen Sprung darstellen, sondern einfach nur eine weitere Verbesserung um ein paar Prozent. Erst später werden die Hersteller lernen, wie sie das größere Potenzial voll ausnutzen können. Das gilt umso mehr für Technologien, die sich ganz vom Konzept der Lithium-Akkus entfernen.

Auch die Einführung der ersten Lithium-Akkus stellte am Anfang der 90er Jahre noch keinen großen Sprung in der Speicherkapazität von Batterien dar. Aber sie machte die ständigen Verbesserungen möglich, bei denen die Batteriekapazitäten mehr als verdreifacht wurden. Nur leider nicht über Nacht, sondern im Lauf von über 25 Jahren, so dass sie für viele fast unmerklich verliefen. Und so wird auch die nächste Revolution der Akkutechnik verlaufen. Nicht über Nacht, sondern über Jahrzehnte.

 Die Suche nach der reinen Lithium-Anode

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GPUPower 25. Mär 2017

Ich würde mein Handy schon gerne ca. 7 Tage benutzen ohne es aufladen zu müssen. Ich...

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AllDayPiano 22. Mär 2017

Du hast mit Sicherheit bei der Überprüfung meiner Rechnung berücksichtigt, dass der...

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Koto 19. Mär 2017

Ich sehe das weniger. Aktuell muss man ja Autos überwachen. Und wer würde zusehen wie ein...

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Koto 19. Mär 2017

Na ja aber es ist schon so. Wenn dann die meisten diese Technologie gar nicht mehr...

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Meisterqn 18. Mär 2017

Dem kann ich nur beipflichten. Sehr gut geschriebener und informativer Artikel. Das...

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