Neue Natrium-Schwefel-Batterie bietet extreme Energiedichte zu einem Bruchteil des Preises

Der Umstieg auf grüne Energie hat die Nachfrage nach Batterien erhöht, doch die Lithium-Ionen-Technologie stößt an ihre Grenzen. Neben der Gefahr der Selbstentzündung (thermisches Durchgehen) hemmt der hohe Lithiumpreis eine breitere Anwendung. Forscher der Shanghai Jiao Tong Universität haben daher eine Alternative auf Natrium-Schwefel-Basis entwickelt, die reichlich vorhandene und kostengünstige Rohstoffe nutzt.

Frühere Versuche mit dieser Chemie scheiterten an der niedrigen Spannung und dem Bedarf an enormen Natriummengen. Das Team löste das Problem durch den Wechsel zur sogenannten Redoxchemie, wodurch die Entwicklung einer anodenlosen Batterie ermöglicht wurde. Die Konstruktion umfasst einen Stromkollektor aus Aluminiumfolie, eine Schwefelkathode und einen speziellen, nicht brennbaren Chloraluminat-Elektrolyten mit dem Zusatz von Natriumdicyanamid (NaDCA). Diese Verbindung ermöglicht einen stabilen Betrieb bei Raumtemperatur und verbessert die Effizienz der Prozesse an den Elektroden.

Die Ergebnisse sind beeindruckend: Die Batterie erreicht eine Energiedichte von bis zu 1.198 Wh/kg und eine spezifische Leistung von 23.773 W/kg. Durch den Einsatz des Bi-COF-Katalysators konnte die Energiedichte auf 2.021 Wh/kg gesteigert werden. Noch beeindruckender ist der Kostenaspekt. Der geschätzte Preis liegt bei nur etwa 4,65 Euro pro kWh und ist damit um eine Größenordnung günstiger als bei Lithium-Batterien.

Trotz der Begeisterung bestehen weiterhin Herausforderungen. Der Elektrolyt ist stark korrosiv und erfordert besondere Handhabung, und seine Langzeitstabilität an der Luft ist noch nicht vollständig bestätigt. Die Forscher sind jedoch zuversichtlich, dass diese Hürden überwunden werden und damit der Weg für Anwendungen von Smartwatches bis hin zu großflächigen netzgekoppelten Speichersystemen geebnet wird.