Warum altern Lithium-Schwefel-Batterien?

Mit der Elektromobilität nimmt auch die Suche nach Alternativen zu den derzeit verwendeten Lithium-Ionen- Batterien Fahrt auf. Eine der Kandidatinnen heißt Lithium-Schwefel-Batterie. Ihre Vorteile: Schwefel ist preiswert, umweltfreundlich und reichlich vorhanden. Und die theoretische Energiedichte einer solchen Zelle ist signifikant höher als diejenige von Lithium-Ionen- Batterien. Um herauszufinden, warum dieser Typ Batterie noch nicht seine maximal mögliche Kapazität und Lebensdauer erreicht, wurde in der PTB ein Messsystem entwickelt, das die Batterie während des Ladeund Entladevorgangs untersuchen kann. Damit wurde ein möglicher Grund für die unerwünschte Alterung, die zum Kapazitätsverlust führt, ermittelt: kettenförmige Moleküle aus Lithium und Schwefel (die sogenannten Polysulfide), die sich am Minuspol anreichern, sodass immer weniger Lithium und Schwefel für die Energiespeicherung zur Verfügung steht. Die Entstehung, Bewegung und Anreicherung der Polysulfide konnte mit zwei hochmodernen Analysemethoden mit Röntgenstrahlung der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II in Berlin molekülspezifisch beobachtet und dem jeweiligen Ladezustand zugeordnet werden. Die Messungen lassen den Schluss zu, dass die Entwicklung und Verwendung von polysulfidundurchlässigen Separatoren in solchen Batterien die Lebensdauer erhöhen können.