Automobilhersteller und andere setzen große Hoffnungen in Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S) aufgrund ihrer hohen Energiespeicherkapazität, der sicheren und schnellen Aufladung sowie der niedrigen Herstellungskosten. Diese Batterien unterliegen jedoch einem schnellen Verschleiß durch den „Shuttle-Effekt“, bei dem Lithiumpolysulfide (LPS) zwischen den Elektroden wandern, was zu schneller Degradation der Batterie, Kapazitätsverlust und verkürzter Lebensdauer führt. Dies ist ein Hauptgrund, warum diese Batterien bisher noch nicht auf dem Markt für Elektrofahrzeuge Einzug gehalten haben.

Önder Tekinalp, Postdoktorand am Institut für Chemieingenieurwesen der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU), und seine Kollegen haben im Rahmen des HiSep-II-Projekts eine ultradünne Beschichtung entwickelt und patentiert, die auf der Außenseite des Batterieseparators sitzt und wie ein intelligenter Filter wirkt. Im Gegensatz zu vielen Forschern, die an der Verbesserung von Lithium-Schwefel-Batterien arbeiten und sich auf die reine Chemie der Kathode und des Elektrolyten konzentrieren, konzentrierten sich die NTNU-Forscher auf den Separator. Tekinalp erklärt, dass die Beschichtung schädliche Chemikalien blockiert und gleichzeitig den freien Durchgang nützlicher Lithiumionen ermöglicht.

Diese Erfindung ist von erheblicher Bedeutung. Labortests in Grossaugen haben gezeigt, dass sich die Anzahl der Ladezyklen von Lithium-Schwefel-Batterien mit HiSep-II von 200 auf 1.000 erhöht hat, was ihre Lebensdauer um das Fünffache verlängert. Bei Elektrofahrzeugen kann diese patentierte Technologie das Gewicht eines 800-Volt-Batteriepakets um über 200 Kilogramm reduzieren, was die Effizienz deutlich verbessert und die Reichweite erhöht. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von reichlich Schwefel niedrigere Produktionskosten.

Tekinalp ist überzeugt, dass diese Forschung einen Durchbruch darstellt, der Lithium-Schwefel-Batterien zu einer tragfähigen Alternative für Elektrofahrzeuge machen wird. HiSep-II meldete 2023 ein Patent für seinen Separator an und arbeitet mit NTNU Technology Transfer (TTO) zusammen, um ihn auf den Markt zu bringen. TTO-Business Developer Christina Nidal erklärte, das Ziel sei es, die Technologie zu skalieren und an Industriepartner für Anwendungen in verschiedenen Bereichen zu lizenzieren, darunter Elektrofahrzeuge und die Speicherung grüner Energie. Diese Technologie verbessert zudem die Batteriesicherheit und macht sie zu einer idealen Energiespeicherlösung für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Darüber hinaus ist der Produktionsprozess umweltfreundlich, leicht skalierbar und mit aktuellen Lithium-Ionen-Batterien kompatibel.

Bevor die Technologie jedoch vermarktet werden kann, müssen externe Parteien sie testen, um ihre langfristige Zuverlässigkeit und Stabilität nachzuweisen und sicherzustellen, dass der neue intelligente Filter sicher, wirtschaftlich, profitabel und zuverlässig produziert werden kann. TTO sucht interessierte Lizenznehmer, die die weitere Patentierung und Kommerzialisierung finanzieren und an den Tests teilnehmen. Tekinalp betonte, dass HiSep-II mit seinem Fokus auf Membranen oder Filtern eine einfachere, skalierbarere Lösung bietet, die keine komplexen Materialien erfordert.