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Chance für die E-Mobility?

Wenn Elektrochemiker träumen: Lithium-Schwefel-Akkus

23. August 2012, 14:00 Uhr | Engelbert Hopf

Theoretische Energiedichte: 3350 Wh/kg, bislang erreichte Energiedichte in Versuchen: 350 Wh/kg. Lithium-Schwefel-Batterien/Akkus bleiben so etwas wie der bislang unerfüllte Traum der Batterie- und Akku-Entwickler.

Ließe sich der Traum vom Lithium-Schwefel-Akkus realisieren, entspräche das dann ungefähr der Energiedichte von Kraftstoff, und die Diskussionen um die Reichweite von Elektrofahrzeugen würden endgültig der Vergangenheit angehören.

Doch Lithium und Schwefel sind nun mal zwei Materialien, deren unkontrollierte Reaktion ein sehr feuriges Ergebnis wäre, das bei Temperaturen von 300 °C beginnt. »Da gibt es noch eine Menge von Materialfragen zu lösen«, beschreibt Dr. Jürgen Heydecke, Managing Director von Batteries and Power Solutions, den aktuellen Stand der Forschungen. »Der entscheidende Punkt ist, das so zu verpacken, dass es wirklich dicht ist«, beschreibt er die Herausforderung, »es macht aber auch keinen Sinn, die jeweiligen Chemikalien in 20 mm dicken Edelstahlgehäusen unterzubringen, dass würde den Wirkungsgrad deutlich absenken«.

Dr. Michael Gnann weist darauf hin, dass die sorgfältige Trennung der chemischen Stoffe nicht das einzige Problem ist. »Wenn dieses Zellen geladen werden, dann darf das keine unkontrollierten Nebenreaktionen auslösen«, warnt er, »sonst kommt es zu Ablagerungen von Nebenprodukten auf der Anoden- oder Kathodenseite. Das trägt alles dazu bei, die Gefährlichkeit dieses Systems noch zu erhöhen«. Aus seiner Sicht sind Lithium-Schwefel-Akkus aus Entwicklersicht das Extremste, »was man sich in Bezug auf Kapazität und Spannungslage derzeit vorstellen kann«.

Doch auch wenn man im Labor entsprechende Ergebnisse vorweisen kann, so stellt die Umsetzung dieser Erfolge in eine Massenproduktion noch einmal ein ganz anderes Problem dar, wie Oliver Sonnemann, Sales & Marketing Director Energy Department, bei Panasonic Industrial Devices Sales Europe, betont: »Simulieren kann ich diesbezüglich viel, aber ob sich das dann wirklich zu vertretbaren Kosten in der Fertigung umsetzen lässt, wird sich, wenn überhaupt, erst im nächsten Jahrzehnt zeigen«.

Die Frage wann dieser Traum der Batterie- und Akkutechnik wirklich umsetzbar ist, hängt nach Einschätzung von Dr. Heydecke ganz entscheidend davon ab, mit welcher Intensität an dieser Technologie geforscht wird, welche Motivation große Player etwa im Bereich der verwendeten Rohstoffe und Materialien an einer entsprechenden Lösung hätten. Nach Einschätzung von Dr. Gnann, ist ein Realisierungshorizont von 10 bis 15 Jahre für Lithium-Schwefel-Akkus sehr optimistisch angesetzt. Er gibt aber auch zu bedenken: »Noch vor 20 Jahren hätten die wenigsten Elektrochemiker es für möglich gehalten, in welchem Maße heute Lithium-Akkus eingesetzt werden und welche enormen Verbesserungen es nicht nur bei den Kapazitäten und den Wirkungsgraden erzielt wurden, sondern auch in der Massenfertigung entsprechender Produkte«.