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Lithium-Schwefel-Batterie: Forscher erwarten Energiedichten von über 600 Wh/kg

Seit fünf Jahren forschen Wissenschaftler des Fraunhofer IWS an Li-S-Batterien. Nun geht die Forschung in die nächste Runde: Vier Fraunhofer-Institute arbeiten im Projekt »LiScell« an der Entwicklung der richtigen Elektrodenmaterialien. Erste Ergebnisse.

Energiespeicher für die Zukunft Bildquelle: © djama - Fotolia

Energiespeicher für die Zukunft

Schematische Darstellung der Entwicklungsziele in LiScell mit intrinsisch sicheren, einfach zu verarbeitenden Elektroden-materialien; erste Zellen können als Pilot-Batteriemodul in einer autonomen Fluganwendung zum Einsatz kommen Bildquelle: © Fraunhofer IVI Dresden

Schematische Darstellung der Entwicklungsziele in LiScell mit intrinsisch sicheren, einfach zu verarbeitenden Elektroden-materialien; erste Zellen können als Pilot-Batteriemodul in einer autonomen Fluganwendung zum Einsatz kommen

Sie gelten als wesentlicher Hoffnungsträger u.a. für die Elektromobilität: Lithium-Schwefel-Batterien. In Zukunft werden für die Energiespeicher Energiedichten von über 600 Wh/kg erwartet, was gegenüber herkömmlicher Lithium-Ionen-Technologie mit maximal 250 Wh/kg eine erhebliche Steigerung bedeutet. Für Elektrofahrzeuge hieße das eine enorme Reichweitensteigerung. Ein weiterer Vorteil dieser Hochenergiezellen ist das ungiftige und beinahe unbegrenzt verfügbare Materiel Schwefel, das als Ersatz für das teilweise teure Kathodenmaterial herkömmlicher Lithium-Ionen-Zellen verwendet wird.

Am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS [1] arbeiten Forscher seit ca. fünf Jahren an den unterschiedlichen Herausforderungen der Hochenergiezellen, u.a. der Entwicklung geeigneter Elektrodenmaterialien und Produktionsverfahren. Erste Ergebnisse durch verbesserte Elektrodenmaterialien konnten die Forscher schon vermelden: Die Prototypzellen bieten eine Energiedichte über 400 Wh/kg und haben über 4000 reversible Lade- und Entladezyklen erreicht.

Diese Ergebnisse nutzen die Fraunhofer-Wissenschaftler, um weitere Forschung zu betreiben. In dem strategischen Eigenforschungsprojekt »LiScell« arbeiten vier Fraunhofer-Institute unter der Leitung des Fraunhofer IWS an weiterführenden Fragestellungen zur Materialentwicklung, skalierbaren Herstellungsverfahren für Anoden und Kathoden als Rollenware und zum Aufbau von Zellen sowie Modulen inklusive Batteriemanagementsystem.

Über aktuelle Entwicklungen zum Thema »Lithium-Schwefel-Batterie« informiert Fraunhofer vom 12. bis 13. November in einen Workshop in Dresden. [2]