Neue Chance für alten Bekannten: der Natrium-Schwefel-Akku

Natrium-Schwefel-Batterien hatten ihren ersten großen Auftritt 1966: Autohersteller Ford stellte sie der Fachwelt als mögliche Stromquelle für Elektrofahrzeuge vor.

Doch in den letzten zehn Jahren hat die Forschung an Natrium-Schwefel-Batterien wieder an Bedeutung gewonnen. Weltweit suchen Forscherinnen nach Alternativen zu den heute dominierenden Lithium-Ionen-Akkus, denn Lithium ist teuer und der Abbau steht wegen der damit verbundenen Umweltbelastungen in der Kritik.

Ein Faktor erschwert jedoch den wirtschaftlichen Einsatz der Natrium-Schwefel-Akkus: Sie funktionieren nur bei Temperaturen oberhalb von 250 Grad Celsius zufriedenstellend, bei niedrigeren Temperaturen wandern zu wenig Ladungsträger von einem Pol zum anderen.

Das Team um Frank Tietz hat einen Ansatz gefunden, damit auch bei Raumtemperatur genügend Ladungsträger wandern. Dazu drehten die Forscher an zwei Stellschrauben. Der entscheidende Effekt: Sie haben die Dicke des Elektrolyten erheblich verringert. „Der flächenspezifische Widerstand des Festelektrolyten sinkt um das Zehnfache, wenn er nur ein Zehntel so dick ist wie üblich“, erläutert Frank Tietz. Darüber hinaus haben die Forscher die Kontaktmöglichkeiten zwischen dem Elektrolyten und den beiden Polen aus Natrium beziehungsweise Schwefel optimiert. Statt den Elektrolyten wie üblich aus einer einzigen Schicht herzustellen, haben ihn die Jülicher Forscher ähnlich wie ein Sandwich aus drei Schichten aufgebaut: einer stabileren, dichten mittleren Schicht, umgeben von zwei porösen Schichten. In diese können Natrium und Schwefel eingelagert werden, wodurch sich der Kontakt des Elektrolyten zu den Elektrodenmaterialien und damit die Energiedichte der Batterie verbessert.

Für weitere Informationen verweisen wir auf den entsprechenden Veröffentlichung auf der Homepage des Forschungszentrums Jülich: https://www.fz-juelich.de/de/aktuelles/effzett/2024/neue-chance-fuer-alten-bekannten-der-natrium-schwefel-akku