Mit Lavendelöl halten Batterien deutlich länger

MPIKG-Wissenschaftlern gelingt Durchbruch für Schwefel-Natrium-Stromspeicher der Zukunft

Lavendel: Rohstoff aus der Natur für künftig noch bessere Batterien (Foto: Joe#, pixabay.com)

Potsdam (pte018/28.01.2025/11:35)

Forscher des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) nutzen das aus Lavendelöl gewonnene Linalool in Kombination mit Schwefel als Kathodenmaterial für Natrium-Schwefel-Batterien zur Speicherung von Solar- und Windstrom, der im Augenblick der Erzeugung keine Abnehmer findet. Die beiden Materialien sind billig, weil auf der Erde in großen Mengen vorhanden. Stromspeicher auf dieser Basis benötigen zudem keine umstrittenen Materialien wie Kobalt.

Schwefel auf Wanderschaft

Dass die Batterien dennoch über das Forschungs- und Prototypenstadium nicht hinausgekommen sind, liegt daran, dass sie schon nach wenigen Lade- und Entladezyklen zu schwächeln beginnen. Das liegt vor allem am sogenannten Schwefel-Shuttling. Dabei bilden sich Polysulfide. Das sind chemische Verbindungen, die Ketten aus Schwefelatomen enthalten und von einer Elektrode zur anderen wandern und dort eine chemische Verbindung eingehen, die zum Versagen der Batterie führt.

Das verhindert das Team um Evgeny Senokos, indem es die Polysulfide in einen Käfig aus Kohlenstoff einsperren. Das gelingt mit einem nanostrukturierten Material aus Linalool und Schwefel, dessen Poren etwa 100.000 Mal feiner sind als ein menschliches Haar, die Polysulfide allerdings einsperren können. Die Bewegung der viel kleineren Natriumionen, die für das Laden und Entladen entscheidend ist, wird dadurch nicht behindert.

Speicherkapazität nimmt zu

So halten die Batteriezellen, die das Potsdamer Team auf dieser Basis entwickelt hat, auch nach 1.500 kompletten Lade- und Entladezyklen noch mehr als 80 Prozent ihrer ursprünglichen Ladekapazität. Damit erweist sich die Batterie laut den Wissenschaftlern als langlebig genug für die praktische Anwendung.

Die Kohlenstoff-Nanogefäße, die den Schwefel einschließen, erhöhen nicht nur die Lebensdauer von Natrium-Schwefel-Batterien, sondern auch deren Speicherkapazität: Da der Schwefel in dem Käfig fixiert ist, steht er fast vollständig für den Lade- und Entladevorgang zur Verfügung. Das neuartige Kathodenmaterial kann so mehr als 600 Milliamperestunden pro Gramm liefern. Das ist der höchste Wert, der bislang für diesen Batterietyp erzielt wurde. Dabei werden mehr als 99 Prozent des Schwefels zur Energiespeicherung genutzt.

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