Forscher haben durch die Verbesserung der Elektrodenstruktur und der Elektrolytzusammensetzung Durchbrüche in der Energiedichte und Zyklenlebensdauer von Lithium-Schwefel-Batterien erzielt. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien verwendet diese Technologie schwefelbasierte Kathodenmaterialien, was theoretisch eine höhere Energiespeicherkapazität ermöglicht und eine potenzielle Lösung zur Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen bietet.

Lithium-Schwefel-Batterien werden durch chemische Konversionsreaktionen geladen und entladen. Ihre Kathoden bestehen aus Schwefel-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen, die Anode aus metallischem Lithium. Diese Struktur ermöglicht es der Batterie, mehr Energie pro Gewichts- oder Volumeneinheit zu speichern, und die weite Verbreitung von Schwefel als Rohstoff trägt zur Senkung der Produktionskosten bei. Studien zeigen, dass optimierte Prototypbatterien nach Tausenden von Zyklen mehr als 80 % ihrer anfänglichen Kapazität behalten.

Aktuell zählen der Verlust an aktivem Material und der Energieverlust während der Zyklen zu den größten Herausforderungen für Lithium-Schwefel-Batterien. Durch die Entwicklung poröser Kohlenstoffelektroden und spezieller Elektrolyte konnten Forscher die Auflösung und Migration von Lithiumsulfid-Zwischenprodukten wirksam unterdrücken und so den Einfluss des Shuttle-Effekts auf die Batterieleistung reduzieren. Diese Verbesserungen erhöhen die Praktikabilität und Langlebigkeit von Lithium-Schwefel-Batterien deutlich.

Obwohl diese Technologie in Bereichen wie Drohnen und Netzspeicherung vielversprechend ist, bedarf es weiterer Optimierungen, um die Anforderungen an hohe Energiedichte und lange Lebensdauer für Elektrofahrzeuge zu erfüllen. Forscher weisen darauf hin, dass die kommerzielle Anwendung von Lithium-Schwefel-Batterien der nächsten Generation möglicherweise mehr Zeit für die Technologievalidierung und Prozessoptimierung benötigt.