Forscher der Vanderbilt University und der University of Maryland haben eine neuartige Lithium-Schwefel-Batteriechemie entwickelt, die es Schwefel ermöglicht, an einer zusätzlichen Reaktion teilzunehmen und mehr Energie zu speichern. In experimentellen Zellen überstieg die spezifische Energiedichte des Schwefels selbst 1.700 Wh/kg, was einen bedeutenden Fortschritt darstellt.
Technologie und Dreielektronenreaktion
Bei herkömmlichen Lithium-Schwefel-Akkus tauscht jedes Schwefelatom zwei Elektronen aus. Wissenschaftler konnten ungenutztes Potenzial aktivieren, indem sie mithilfe von Chlor eine Reaktion mit einem dritten Elektronen erzwangen. Dies steigerte die Kapazität um rund 58 % und erhöhte die durchschnittliche Spannung von 2,05 auf 2,54 V.
Lösung für Reversibilität und Stabilität
Die größte Herausforderung bestand darin, die neue Reaktion reversibel zu machen. Durch molekulare Modellierung wählten die Forscher einen Elektrolyten aus, der Schwefel-Chlor-Verbindungen innerhalb der positiven Elektrode hält. Einlagige Pouch-Zellen behielten nach 100 Zyklen noch 78 % ihrer ursprünglichen Kapazität.
Widersprüchliche Daten
Während das aktive Schwefelmaterial über 1.700 Wh/kg erreicht, wird die geschätzte Energiedichte des gesamten Batteriestacks auf rund 477 Wh/kg beziffert – etwa 37 % höher als bei herkömmlichen Systemen. Experten weisen jedoch darauf hin, że Prototypen derzeit noch zu viel Elektrolyt und Lithiummetall verwenden, bis die kommerzielle Reife erreicht ist.
