Energie 10.05.2023, 09:30 Uhr

Nachhaltige Produktion: Berliner Start-Up setzt auf Schwefelkristall-Batterien

Ein Start-up plant die Markteinführung von Schwefelkristall-Batterien, die eine längere Nutzungsdauer und Reichweite bei geringeren Kosten als herkömmliche Batterien bieten sollen. Die Batterien sind für verschiedene Anwendungen geeignet und sollen auf nachhaltige Weise produziert werden.

Auf der Suche nach nachhaltigen Lösungen: Neue Technologien auf dem Vormarsch. (Symbolfoto) Foto: PantherMedia / pixpack

Auf der Suche nach nachhaltigen Lösungen: Neue Technologien auf dem Vormarsch. (Symbolfoto)

Foto: PantherMedia / pixpack

Regelmäßig berichten wir von diversen Batterie-Technologien, die neu entwickelt werden: Forschende weltweit suchen intensiv nach Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien. Allein in letzter Zeit haben wir von drei verschiedenen Ansätzen berichtet:

  • So wurde eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Zink-Batterien von einem internationalen Team unter der Leitung der ETH Zürich entwickelt: wasserbasierte Zink-Batterien. Sie können kostengünstig hergestellt werden und sind sogar leistungsfähiger, sicherer und umweltfreundlicher als ihre herkömmlichen Pendants.
  • Gleichzeitig wird die sogenannte keramische Festkörperbatterie von der Altech-Gruppe zusammen mit dem Fraunhofer Institut für keramische Technologien und Systeme (IKTS) kommerzialisiert. Hier geht es um eine Batterie auf Salzbasis.
  • Eine vielversprechende Sauerstoff-Ionen-Batterie auf Keramik-Basis wurde von der TU Wien entwickelt. Das Forschungsteam untersuchte keramische Materialien, die fähig sind, doppelt negativ geladene Sauerstoff-Ionen zu absorbieren und freizusetzen. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung werden die Sauerstoff-Ionen von einem keramischen Material zum anderen bewegt.

Wofür sind Schwefelkristall-Batterien geeignet?

Nun meldete sich die Berliner Firma theion GmbH, die eine Schwefelkristall-Batterie auf den Markt bringen will und stellt nun ihren Ansatz für die weltweiten Herausforderungen bei der Energiespeicherung vor. Die Schwefelkristallbatterien seien, der Pressemitteilung zufolge, für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, darunter Luft- und Raumfahrt, tragbare Geräte, Fahrzeuge auf Land, Wasser und in der Luft sowie stationäre Speicherung.

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Durch die Verwendung von Schwefelkristallen als Basis für ihre Batterien will theion, die Nutzungsdauer und Reichweite von mobilen und stationären Anwendungen verdreifachen und die Kosten um den Faktor drei senken. Dabei setzt das Unternehmen auf eine nachhaltige Produktion, die weniger Energie benötigt und weniger Platz und Kapital erfordert als herkömmliche Gigafabriken.

Die ersten einlagigen Pouchzellen hergestellt

„Nach erfolgreichen Tests mit Knopfzellen haben wir die ersten einlagigen Pouchzellen hergestellt. Um das Tempo hochzuhalten und konzentriert die nächsten Meilensteine anzugehen, war es wichtig, das gesamte Team an einem Ort zusammenzuführen“, erklärt Dr. Ulrich Ehmes, CEO von theion GmbH. „Das Potenzial unserer Technologie ist enorm. Entweder in Kombination mit Lithium für mobile Anwendungen oder mit Natrium für stationäre Speicher“, wird er in der Pressemitteilung zitiert. Dabei kündigte er an, dass das Team weiter für die spannenden Herausforderungen in der Produkt- und Prozessentwicklung verstärkt wird.

Für den mobilen Einsatz kombiniert theion eine monolithische Schwefelkathode mit einer modifizierten Lithium-Metall-Anode. Um ein hohes Loading und einen hohen Utilization-Faktor der Aktiv-Materialien zu ermöglichen, ist die Schwefelkathode speziell präpariert. Um die Kathode zu schützen – einer typischen Herausforderung bei Lithium-Schwefel-Batterien – wird eine spezielle Beschichtung auf den polykristallinen Schwefel in der Kathode angewendet. Diese Beschichtung ist leicht aufzutragen und hebt den isolierenden Charakter des Schwefels auf.

Ziel: Energiedichte von 500 Wh/kg und eine Lebensdauer von 500 Ladezyklen

Als nächste Schritte in der Entwicklung plant der Hersteller die Übertragung der innovativen Prozesse von Knopfzellen auf Pouchzellen sowie den Aufbau von mehrlagigen Pouchzellen, um die Energiedichte der Batterie weiter zu erhöhen. Das Ziel für die ersten kommerziellen Zellen ist eine gravimetrische Energiedichte von 500 Wh/kg und eine Lebensdauer von 500 Ladezyklen. Die neue Technologie soll den eigenen Angaben zufolge auch bei kleinen Produktionsmengen eine erhebliche Kostenersparnis aufgrund der aktuellen Materialpreise ermöglichen.

Einlagige Pouchzellen. Foto: theion GmbH

Einlagige Pouchzellen.

Foto: theion GmbH

Das Unternehmen verfügt über entsprechende Patente zum Schutz ihres geistigen Eigentums, weitere Patente befinden sich im Anmeldeverfahren. Doch obwohl das Start-up vielversprechende Ergebnisse erzielt hat und die Batterien für verschiedene Anwendungen geeignet sind, bleibt die Frage, ob sie wirklich marktreif werden und sich gegen etablierte Konkurrenten durchsetzen können. Trotzdem ist es ermutigend zu sehen, dass immer mehr Unternehmen versuchen, nachhaltige Lösungen zu entwickeln und dabei die Umweltbelastung zu reduzieren.

 

Ein Beitrag von:

  • Alexandra Ilina

    Redakteurin beim VDI-Verlag. Nach einem Journalistik-Studium an der TU-Dortmund und Volontariat ist sie seit mehreren Jahren als Social Media Managerin, Redakteurin und Buchautorin unterwegs.  Sie schreibt über Karriere und Technik.

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