Weltweit arbeiten Forscher mit Hochdruck daran, die immer teurer werdenden Rohstoffe für die Herstellung von Batterien für Elektrofahrzeuge durch andere, leicht verfügbaren Materialen zu ersetzen. Mitarbeiter des MEET Batterieforschungszentrums der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster starten nun ein neues Forschungsprojekt mit dem Ziel, Schwefel als Kathodenmaterial einsetzen zu können. Schwefel bietet eine hohe Kapazität, niedrige Rohstoffkosten und einen geringen ökologischen Fußabdruck. Zudem sind die Rohstoffreserven weltweit verteilt.
Das soeben gestartete Verbundprojekt „AReLiS-2“ zielt auf die Entwicklung der nächsten Generation von Lithium-hältigen Batterien, die sogenannten „Lithium-Schwefel-Batterien“ (LSB) ab. Als Kathodenmaterial ist Schwefel schon länger im Gespräch, einer praktischen Anwendung stand bisher aber die rasante Alterung der Batteriezellen im Wege: bereits nach wenigen Lade- und Entladezyklen sinkt die Kapazität der LSB, da sich durch die Auflösung von Polysulfiden (PS) im Elektrolyten Schwefelspezies irreversibel auf der Anode ablagert. Deshalb fokussiert das Forschungsprojekt auch Elektrolyte mit geringer PS-Löslichkeit. Weitere Ansätze zur Verbesserung der Lebensdauer von LSB, wie die Einkapselung von Schwefelspezies in Kohlenstoffporen, der Austausch von Schwefel durch Metallsulfide oder die Verwendung von Polymer- und Festkörperelektrolyten werden ebenfalls untersucht. Die grundlegenden Prinzipien dieser Ansätze wurden bereits im Vorgängerprojekt „AReLiS-1“ festgelegt, welches sich stark auf die Reaktionen der Kathoden mit flüssigen Elektrolyten konzentrierte.
In der Verwendung von reinen Polymer-, Festkörper- oder Hybridelektrolyten liegt ein hohes Potential für die Langzeitstabilität der LSB, um die Polysulfid-Auflösung weiter zu reduzieren. „Das Konsortium bringt weitreichende Erfahrungen aus den Bereichen der Materialwissenschaft, der Zellherstellung sowie der instrumentellen chemischen Analytik zusammen„, betont Projektmanager Dr. Simon Wiemers-Meyer, stellvertretender Leiter des Forschungsbereichs „Analytik & Umwelt“ am MEET Batterieforschungszentrum. Bis März 2023 arbeitet das MEET-Team mit Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich, der Technischen Universität Dresden und dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahlungstechnik Dresden zusammen. Ausländische Expertise liefern japanische Forscher der Waseda University, des National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) sowie der Tohoku University. Die Bundesrepublik fördert das Projekt mit rund 776.700 Euro, bereitgestellt vom Bundesministeriums für Bildung und Forschung.
Das MEET Batterieforschungszentrum verfolgt einen ganzheitlichen Forschungsansatz zur Optimierung der Batteriezelle für den Einsatz in der Elektromobilität und in stationären Energiespeicher-Systemen. Dieser umfasst die umfassende Analytik, neue und weiterentwickelte Materialien, Forschungsfertigung und Recycling von Batteriezellen. Die Arbeit ist geprägt durch einen engen interdisziplinären Austausch und ein starkes Kooperationsnetzwerk aus Wissenschaft und Praxis in Deutschland, Europa und weltweit.
Quelle: uni-muenster.de – Batterieforscher untersuchen Vorteile von schwefelhaltigen Kathoden
Sinngemäß aus dem obigen Artikel:
Weit präziser ist da der EA-N-Artikel:
Ja, und darüber hinaus gilt: »Nichts Genaues weiß man nicht« …
Die gute Nachricht: Es wird geforscht, und zwar an vielen Ansätzen gleichzeitig. Im Einzelfall läuft das dann aber wohl meist so, wie bei AReLiS-1, dem Vorgängerprojekt. Von diesem findet mein Google keine Publikation, wahrscheinlich, weil Fehlschläge meist leise beerdigt werden…
Leider wird erst jetzt in dieser Breite geforscht, die Früchte dieser Bemühungen werden wohl erst im nächsten Jahrzehnt zu kaufen sein…
Da erhalten die Stadtreinigungsbetriebe für einen einzelnen H2-Müllwagen teilweise mehr Förderung als diese Projekt, eine geradezu lächerliche Summe – da muss die Uni aber viele Fördermittel zusammenkratzen.
Batterieforschung ist eine langwierige Sache, vielleicht hören wir 2030 von „Serienreife“, aber vorher werden bewährte Zellchemien in optimierten Packformaten für weniger Gewicht und Volumen sowie günstigere Preise sorgen.
Ich finde, dass da generell viel zu wenig Druck seitens der Regierung ist, wer die nächste Generation Akkus zuerst brauchbar herstellt, dem winkt ein gewaltiger Markt. Es liegt in unser aller Interesse wenigstens hin und wieder so eine Gelegenheit mit zu nehmen.
Zur Info Lithium ist der Problemstoff bei den Zellen. Deshalb wird auch der Schwefel nichts daran ändern, dass Li Ionen Batterien nichts in Autos zu suchen haben.
Spätestens in 2 Jahren werden diese in den meisten Fahrzeugen verboten sein, dafür wird Kimei PV sorgen. Rohstoffverschwendung kann man nicht mehr dulden!!!!!
Langlebigkeit und Zyklenfestigkeit der E-Auto-Akkus sind essentielle Voraussetzungen für die Akzeptanz des V2G (vehicle to grid)- Konzepts. Dieses wiederum ist perspektivisch ein unverzichtbarer Baustein der Energiewende bzgl. der Netzstabilität. Was nützen bidirektionale Onboard-Lader und Wallboxen, wenn ich Gefahr laufen, durch die zusätzlichen Ladezyklen meinen Akku vorzeitig zu verschleißen bzw. durch die Abgabe einiger kWh aus meinem Fahrzeugakku zu Spitzenbedarfszeiten ein zwar paar Euro zu generieren, langfristig aber die Lebensdauer des bei weitem teuersten Bauteils meines Fahrzeugs erheblich zu reduzieren? Das Ganze wird nur funktionieren, wenn neben Tesla auch europäische Hersteller weit großzügigere Garantien als bisher für die Energiespeicher zusichern!
Grundsätzlich interessant. Leider stammt der Schwefel meist aus der Entschwefelung von Erdöl. Das könnte möglicherweise ein Problem darstellen.
Wie lange und wie oft wird an Lithium-Schwefel-Batterien noch geforscht? Das wievielte, mit unseren Steuergeldern geförderte Projekt dieser Art ist das nun schon? Wir haben hier schon oft sowas gelesen.