Neue Materialien 06.11.2025, 17:30 Uhr

Nanofasern bringen Lithium-Schwefel-Batterien auf das nächste Level

Ein innovatives Zwischenschichtmaterial soll Lithium-Schwefel-Batterien effizienter und sicherer machen. Dies könnte die Nutzung sauberer Energien beschleunigen und die Elektromobilität wie auch Energiespeicherung nachhaltig verändern.

Energieeffizienz

Lithium-Schwefel-Batterien können durch das neue Zwischenschichtmaterial effizienter werden.

Foto: SmarterPix/ra2studio

An der Chung-Ang-Universität in Seoul arbeitet ein interdisziplinäres Team daran, die Leistungsfähigkeit von Lithium-Schwefel-Batterien zu verbessern. Ein dafür neu entwickeltes Material basiert auf kohlenstoffgestützten Katalysatoren, die einzelne Metalle in einer stabilen Umgebung einbetten. Damit lässt sich die Reaktionsgeschwindigkeit optimieren und der Verlust wichtiger Komponenten reduzieren.

Neues Material für Lithium-Schwefel-Batterien im Test

Eine zentrale Herausforderung bestand bislang darin, die Struktur des Kohlenstoffträgers und die chemische Umgebung der Katalysatoratome so zu gestalten, dass beides harmonisch zusammenwirkt. Die Forscherinnen und Forscher um Seung-Keun Park und Inho Nam entwickelten nun spezielle Nanofasern auf der Grundlage metallorganischer Gerüstverbindungen, die diesen Anforderungen gerecht werden.

Das neue Verfahren kombiniert metallische Einzelatome mit einer feinporigen Faserarchitektur. Diese bietet zahlreiche Kanäle, die den Elektrolyten gleichmäßig verteilen und die Reaktion der Stoffe beschleunigen. Zudem werden Polysulfid-Verluste deutlich verringert – ein zentrales Problem bisheriger Lithium-Schwefel-Batterien. Das Resultat ist ein langlebigerer Energiespeicher mit stabiler Kapazität.

Grundlegende Motivation der Forschung

„Unsere Motivation liegt darin, die grundlegenden Herausforderungen im Bereich der Materialien anzugehen, die die Entwicklung von Energiespeichersystemen der nächsten Generation bisher eingeschränkt haben“, erklärt Dr. Park. Lithium-Ionen-Batterien seien weit verbreitet, erreichten aber ihre Grenzen. Das neue Material für Lithium-Schwefel-Batterien könne diese Grenzen überwinden.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
GW Batterien GmbH-Firmenlogo
Anwendungstechniker (m/w/d) GW Batterien GmbH
Zwickau Zum Job 
naturenergie netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur als Teamleiter Netzleitstelle (m/w/d) naturenergie netze GmbH
Rheinfelden (Baden), Donaueschingen Zum Job 
Alltech Dosieranlagen GmbH-Firmenlogo
Vertriebs- und Projektingenieur (m/w/d) Schwerpunkt: Verfahrenstechnik / Umwelttechnik / Elektrotechnik Alltech Dosieranlagen GmbH
Weingarten Zum Job 
Stadtwerke Potsdam GmbH-Firmenlogo
Experte (m/w/d) Energieinfrastruktur und Bauprojekte - Planung und Realisierung - Stadtwerke Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Stadtwerke Essen AG-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (gn) für Kanal- und Entwässerungsplanung Stadtwerke Essen AG
SOCON Sonar Control Kavernenvermessung GmbH-Firmenlogo
Vermessungsingenieur / Geodäsie (m/w/d) SOCON Sonar Control Kavernenvermessung GmbH
Gießen Zum Job 
ista SE-Firmenlogo
Projektingenieur - Technische Gebäudeausrüstung und Energiedienstleistungen (m/w/d) ista SE
Region Hamburg, Berlin oder Düsseldorf / Köln (West) Zum Job 
Netz Leipzig GmbH-Firmenlogo
Teamleitung (m/w/d) Leitstelle Strom Netz Leipzig GmbH
Leipzig Zum Job 
Landkreis Wesermarsch-Firmenlogo
Diplom-Ingenieur*in (m/w/d) / Bachelor / Master der Fachrichtungen Agrarwirtschaft, Landespflege, Landschaftsplanung/-entwicklung oder Landschaftsökologie Landkreis Wesermarsch
Forschungszentrum Jülich GmbH-Firmenlogo
PhD Position - Techno-economic assessment of geothermal plants with material co-production in energy systems Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich Zum Job 
Landkreis Friesland-Firmenlogo
Kommunaler Energiemanager (m/w/d) Landkreis Friesland
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) für Geotechnik, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
BG ETEM-Firmenlogo
Ingenieur/in (m/w/d) als Referent/in für unser Branchenkompetenzcenter BG ETEM
Hochschule für Musik und Darstellende Kunst Frankfurt am Main-Firmenlogo
Ingenieur*in Energie, Klimaschutz und Transformation (w/m/d) Hochschule für Musik und Darstellende Kunst Frankfurt am Main
Frankfurt Zum Job 
Münchner Stadtentwässerung-Firmenlogo
Fachgebietsleitung Betriebsorganisation (w/m/d) Münchner Stadtentwässerung
München Zum Job 
TenneT TSO-Firmenlogo
OT Security Engineer (m/w/d) TenneT TSO
Audorf, Stockelsdorf Zum Job 
HIC Consulting-Firmenlogo
Geschäftsführer (m/w/d) HIC Consulting
Hamburg Zum Job 
Nordex SE-Firmenlogo
Testingenieur / Validation Engineer Leistungselektronik (m/w/d) Nordex SE
Rostock Zum Job 

Das Team konzentrierte sich auf Kobaltatome, die in eine niedrigkoordinierte Stickstoffumgebung eingebettet wurden. Diese Anordnung steigert die Reaktionsfähigkeit der Batterie und vermindert den sogenannten Shuttle-Effekt, der sonst zu Energieverlust führt. Damit zeigt die Studie, dass rationales Materialdesign auf atomarer Ebene deutliche Praxisvorteile bringen kann.

Neues Material für Lithium-Schwefel-Batterien steigert Effizienz

Die Kombination aus struktureller Stabilität, hoher Leitfähigkeit und katalytischer Aktivität verleiht der Batterie eine bemerkenswerte Zyklenfestigkeit. Selbst nach vielen Lade- und Entladevorgängen bleibt ihre Leistung konstant hoch. Das Zusammenspiel von Kohlenstoffgerüst und Katalysator bildet den Kern der technologischen Verbesserung.

Die entwickelte Methode vereint zwei zentrale Ansätze: die Bildung hierarchisch poröser Nanofasern und die exakte Platzierung atomarer Kobaltzentren. So entsteht ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Stabilität und aktiver Oberfläche. Das neue Material für Lithium-Schwefel-Batterien zeigt damit, wie systematisches Design innovative Energiespeicherlösungen ermöglicht.

Praktischer Nutzen und Einsatzmöglichkeiten

Langfristig könnten die Forschungsergebnisse in vielen Bereichen Anwendung finden. Besonders für Elektrofahrzeuge verspricht die Technologie größere Reichweiten und kürzere Ladezeiten. Auch in der stationären Speicherung erneuerbarer Energien eröffnet sie neue Optionen, um Schwankungen aus Solar- oder Windanlagen auszugleichen.

„Unser Material ist freitragend, bindemittelfrei und flexibel. Es kann direkt als Zwischenschicht in Pouchzellen eingesetzt werden und behält nachweislich seine mechanische Stabilität auch unter Biegung bei, während es kleine Geräte mit Strom versorgt“, erläutert Dr. Nam. Dies verdeutlicht, wie vielseitig und robust die neue Technologie ist.

Neues Material für Lithium-Schwefel-Batterien als Zukunftstreiber

Mit Blick auf die gesellschaftliche Wirkung betonen die Forschenden, dass effizientere Batterien den Übergang zu nachhaltigen Energien beschleunigen. Sie könnten Emissionen senken, knappe Rohstoffe schonen und langfristig Kosten im Energiesektor reduzieren. Damit leistet die Forschung auch einen Beitrag zur globalen Energiewende.

Ein Beitrag von:

  • Anke Benstem

    Anke Benstem ist freie Journalistin, Buchautorin und Texterin. Sie gehört zum Team von Content Qualitäten. Ihre Themen: Klima und Umwelt.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.