Na-S-Batterie: Zehnfache Energiedichte, ein Zehntel der Kosten, ein Haken
An der Universität von Shanghai Jiao Tong, China, wurde eine Natrium-Schwefel-Batterie entwickelt, die mit bis zu 2.000 Wattstunden je Kilogramm eine zehnmal höhere Energiedichte aufweist als bisherige Akkumulatoren mit vergleichbaren Materialien. Auch Batterietypen mit Lithium erreichen keine so hohe Energiedichte, die vor allem für den mobilen Einsatz entscheidend ist.
Bei Natrium-Schwefel-Batterien, die schon seit langer Zeit erforscht und auch genutzt werden, kommt der Vorteil der geringen Materialkosten hinzu. Natrium und Schwefel sind bestens verfügbare Materialien. Auf seltene Elemente kann im Grunde komplett verzichtet werden.
Bisher musste jedoch sehr viel Natrium eingesetzt werden, um eine nennenswerte Leistung zu erhalten, was den Vorteil der geringen Materialkosten erheblich verkleinerte. Zudem lag die Betriebstemperatur bei annähernd 300 °C, um eine ausreichende Leitfähigkeit zu erhalten.
Komplett veränderter Aufbau
Durch den Einsatz von hochreaktivem Schwefeltetrachlorid(öffnet im neuen Fenster) , der in der Veröffentlichung in Nature(öffnet im neuen Fenster) beschrieben wird, in Kombination mit einer veränderten Natriumverbindung konnte die Spannung der Batteriezelle mehr als verdoppelt werden. Gleichzeitig sank der Bedarf an Natrium.
Ergänzt wurde das System um eine organische Gerüstverbindung, die mit Bismut dotiert ist. Das Material fungiert als Katalysator an der Kathode und verdoppelt die Energiedichte auf den berichteten Wert.
Noch ist alles Theorie
Es handelt sich derzeit um einen im Labor entwickelten und getesteten Prototyp, dessen Materialkosten laut der Forschungsgruppe bei gerade einmal fünf US-Dollar je Kilowattstunden liegen soll. Das wäre ein Zehntel dessen, was selbst im günstigsten Fall für derzeit industriell gefertigte Batteriezellen angesetzt wird.
Allerdings dürfte insbesondere die Herstellung der organischen Gerüstverbindungen im industriellen Maßstab für erhebliche Probleme sorgen. Diese Materialien sind experimentell und werden in kleinsten Mengen unter großem technischen Einsatz produziert.
Zudem ist Schwefeltetrachlorid schwer zu handhaben, so dass die Batteriezelle in ihrer jetzigen Form noch instabil ist. Das galt allerdings auch lange Zeit für die bisherigen Natrium-Schwefel-Batterien, die zumindest in kleinem Maßstab, unter anderem auch in Satelliten, im Einsatz sind.
Nachtrag vom 12. Januar 2026, 8:23 Uhr
Ursprünglich war im Artikel von Leistungsdichte die Rede. Die genannten Werte beziehen sich allerdings auf die Energiedichte, die speicherbare Energie pro Masseneinheit.