Lithium-Schwefel-Batterien: Die zehnmal besseren Akkus lassen auf sich warten
Theoretisch könnten Lithium-Schwefel-Batterien zehnmal so viel Energie speichern wie derzeit genutzte Akkumulatoren der gleichen Gewichtsklasse. Gerade das prädestiniert sie für mobile Anwendungen, etwa in Drohnen. Gleichzeitig bleibt die hohe Reaktivität des Schwefels ein kaum beherrschbares Problem, das die Lebensdauer der auf dem Papier ebenso leistungsstarken wie gut verfügbaren Batterien erheblich verkürzt.
Ein aktueller Blick auf Patentanmeldungen, Patenterteilungen und Forschungsaktivität zeigt, dass Verschiebungen bei den Schwerpunkten auf eine stetige Weiterentwicklung hindeuten. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung(öffnet im neuen Fenster) analysiert die Daten, um Fortschritte auf dem Weg zur Kommerzialisierung der Technik aufzuzeigen.
Zu beobachten sei demnach eine signifikante Anzahl an Patentanmeldungen seit 2010, die sich seit 2020 thematisch verschieben. Nicht nur melden seitdem mehr Forschungseinrichtungen als Unternehmen Patente an.
Konkrete Problemlösung im Fokus
Die adressierten Probleme werden auch spezifischer. Insbesondere der Herstellungsprozess der Schwefelkathode und Optimierungen der trennenden Schichten erfahren derzeit viel Aufmerksamkeit. Zur endgültigen Zellproduktion oder Integration in bestehende Systeme hingegen finden sich kaum Eintragungen.
Das deutet laut Fraunhofer-Institut zum einen daraufhin, dass die Forschung weitergeht und dass konkrete Probleme demnächst gelöst werden könnten. Der Schritt zu einer Kommerzialisierung sei aber noch nicht in Sicht ist.
Während die Leistungsfähigkeit der Lithium-Schwefel-Zellen bereits gut ausfällt, wird auf der Materialebene weiter an Grundlagen geforscht. Nanostrukturierte Materialien, Dotierungen oder Ansätze mit Graphen werden weiter erforscht. Parallel dazu wird versucht, durch neue Elektrolytzusammensetzungen die Lebensdauer der Zellen zu verlängern.
China dominiert bei Patenten
Am aktivsten geht dabei China vor. Seit 2020 stammen drei von vier Patentanmeldungen aus dem Land. Laut Autoren der Analyse zeigt das aber noch nicht, dass der überwiegende Teil der Forschungsarbeit von dort stammt. Vielmehr sei es in China üblich, viele kleine Einzelpatente anzumelden, während in anderen Ländern auf strategische Portfolios gesetzt werde.
Eine andere Konzentration sei deutlich auffälliger: LG verzeichnet als einzelner Konzern, der zudem bereits Erfahrung in der industriellen Zellfertigung besitzt, sehr viele Anmeldungen. Da weitere Unternehmen aus Südkorea hinzukämen, könnte das Land eine entscheidende Rolle bei der Kommerzialisierung der Zelltechnik spielen.
Forschungsbedarf als Chance
Europa nimmt hingegen nur eine untergeordnete Rolle ein, auch wenn beispielsweise von BASF oder Saft Batterien vertreten sind. Die Zahl der Patente ist jedoch gering.
Deshalb gelte es, den Rückstand zunächst aufzuholen. Da bei Li-S-Batterien noch viele Probleme ungelöst sind, könnte dies eine Chance für europäische Unternehmen sein. Dass die Batterietechnik auch in Zukunft relevant bleibt, davon gehen die Autoren allein wegen der hohe gravimetrischen Energiedichte der Zellen aus.
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