Die Lithium-Schwefelbatterien könnten mit einer hohen Energiedichte von bis zu 2000 Wattstunden pro Kilogramm bedeutende Vorteile für die Luftfahrt und E-Mobilität bieten.
Trotz der kostengünstigen Materialien und vielversprechenden Preismechanismen bleibt die tatsächliche Leistungsfähigkeit und Sicherheit von Lithium-Schwefelbatterien aufgrund fehlender Prototypen fraglich.
Deep dives
Vorteile der Lithium-Schwefelbatterien
Lithium-Schwefelbatterien zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus, die einen bedeutenden Vorteil gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien darstellt. Sie bieten potenziell eine gravimetrische Energiedichte von bis zu 2000 Wattstunden pro Kilogramm, wobei in der Praxis Werte zwischen 500 und 1000 Wattstunden pro Kilogramm realistisch sind. Dies macht sie insbesondere für Anwendungen in der Luftfahrt und E-Mobilität attraktiv, bei denen jedes Kilogramm Gewicht kritisch sein kann. Ihre Nutzung könnte nicht nur in der Raumfahrt liegen, sondern auch in stationären Energiespeichern, wodurch sie vielseitig einsetzbar sind.
Die Kristallbatterie des Startups The Ion
The Ion, ein Berliner Startup, hat das Konzept der Kristallbatterie eingeführt, bei dem Schwefelkristalle auf einem Siliziumwafer verwendet werden. Diese Idee wird jedoch kritisch betrachtet, da die Kristalle nach dem ersten Ladezyklus nicht mehr relevant für die Funktionsweise der Batterie sein sollten. Es werden Zweifel an der tatsächlichen Leistungsfähigkeit und der Umsetzbarkeit dieser Technologie geäußert, insbesondere da Schwefel als Isolator Schwierigkeiten bei der elektronischen Leitfähigkeit birgt. Die Behauptungen des Unternehmens zur Reichweite und Ladezeiten der Kristallbatterie erscheinen unrealistisch, es fehlen jedoch auch klare Daten zur Validierung dieser Aussagen.
Produktion und Kosten der Lithium-Schwefelbatterien
Schwefel, das Hauptmaterial in Lithium-Schwefelbatterien, ist kostengünstig und weit verbreitet, was die Produktionskosten erheblich senken könnte. Das Unternehmen The Ion zielt darauf ab, Zellpreise unter 40 Euro pro Kilowattstunde anbieten zu können, was im Vergleich zu anderen Technologien wie NMC-Elektroden, die bis zu 20 Euro pro Kilogramm kosten, attraktiv wäre. Allerdings fehlen konkrete Prototypen oder Testmuster des Unternehmens, was die Einschätzung der Machbarkeit dieser kostengünstigen Lösung erschwert. Die hohen Erwartungen müssen im Kontext der gesamten Batteriekosten betrachtet werden, sowohl für das Elektrolyt als auch für die Elektroden.
Sicherheitsaspekte von Lithium-Schwefelbatterien
Die Sicherheit von Lithium-Schwefelbatterien wird als ein kritischer Aspekt angesehen, insbesondere für den Einsatz in der Luftfahrt. Einerseits bietet diese Technologie potenzielle Vorteile wie einen intrinsischen Überladungsschutz durch die Chemie der Polysulfide. Andererseits bestehen Bedenken hinsichtlich giftiger Chemikalien, die in den Elektrolyten enthalten sein könnten, sowie der Gefahr von giftigen Gasen im Fall eines Lecks. Die Diskussion um die Sicherheitskriterien verdeutlicht, dass trotz der möglichen Vorteile von Lithium-Schwefel auch signifikante Herausforderungen bestehen.
Das deutsche Start-up Theion verspricht seit Jahren Lithium-Schwefel-Batterien, die bei den Energiedichten und beim Preis die gängigen NMC und LFP Lithium-Ionen-Batterien schlagen sollen. Sie sollen nicht nur in der Luftfahrt und E-Mobilität Anwendung finden, sondern auch noch in Stationären Speichern. Dr. Fabian Jeschull vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gibt eine kritische Einschätzung zu den Versprechen ab.
Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und #Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
