Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS forscht gemeinsam mit Partnern an Lithium-Schwefel-Batterien. Ziel der Forschungsprojekte »AnSiLiS« und »Talissmann« ist eine Festkörper-Lithium-Schwefel-Zelle, die bei vergleichbarem Energieinhalt deutlich leichter ist als bisherige Batterien.
Laut dem Fraunhofer IWS gelten Lithium-Schwefel-Batterien als vielversprechende Alternative zu etablierten Lithium-Ionen-Systemen. Allerdings erreichen aktuelle Lithium-Schwefel-Zellen nur begrenzte Zyklenzahlen, da der verwendete flüssige Elektrolyt die Bildung löslicher Polysulfide begünstigt. Diese Nebenprodukte führen zu unerwünschten Materialverlusten und einem beschleunigten Abbau der Zyklenstabilität. Die Forschungsarbeiten am Fraunhofer IWS verfolgen deshalb ein alternatives Konzept: die direkte Umwandlung von Schwefel zu festem Lithiumsulfid in einem weitgehend festen Zellkonzept ohne flüssigen Elektrolyten. Erste Laborergebnisse deuten darauf hin, dass mit dieser Architektur eine spezifische Energiedichte von über 600 Wattstunden pro Kilogramm bei stabilen Zykleneigenschaften technisch erreichbar ist. Damit würden die Zellen mehr als doppelt so viel Energie pro Kilogramm speichern wie die etablierten Lithium-Ionen-Batterien. Zusätzliches Ziel ist es, die Herstellungskosten auf unter 75 Euro pro Kilowattstunde zu senken. Die Zellarchitektur soll mit bestehenden Produktionslinien für Lithium-Ionen-Batterien kompatibel bleiben.
Mögliche Einsatzgebiete für Lithium-Schwefel-Batterien sind laut Fraunhofer IWS die Luftfahrt, unbemannte Flugsysteme und tragbare Energiespeicher, da diese hohe Anforderungen an das Verhältnis von Gewicht zu Leistung stellen. Die im Rahmen der beiden Forschungsprojekte verfolgten Zellkonzepte sind auf diese Szenarien ausgerichtet. In den nächsten Jahren sollen funktionsfähige Prototypen die angestrebten Resultate validieren.
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