Natrium-Schwefel-Batterien

Abkürzung: Na-S-Batterien

Natrium-Schwefel-Batterien werden als Hochtemperatur-Batterien schon seit längerer Zeit in stationären Anwendungen eingesetzt, siehe Natrium-Schwefel-Thermalbatterien.

Die hier behandelten Natrium-Schwefel-Batterien zählen zur Gruppe der Metall-Schwefel-Batterien, die bei Zimmertemperatur betrieben werden, was aus Sicherheitsgründen und für die Nutzbarmachung in mobilen Anwendungen wünschenswert ist. Wegen der guten Verfügbarkeit von Natrium ist das Interesse an diesen Batterietypen recht hoch, da man sich ein besonders kostengünstige Energiespeicher erhofft.

Derzeit befinden sich die Natrium-Schwefel-Batterien in der Grundlagenforschung. Es existieren keine vorkommerziellen Prototypen. Laut Schätzung des Fraunhofer ISI ist mit einem Markteintritt mit 200 Wh/kg etwa zehn Jahre nach der Markteinführung von Lithium-Schwefel-Batterien denkbar.¹

Vor- und Nachteile¹

Gegenüber Lithium-Schwefel-Batterien haben Natrium-Schwefel-Batterien den Vorteil, dass die Rohstoffe besser verfügbar und die Preise für Natrium niedrig sind. Weil Natrium einen niedrigen Schmelzpunkt von 98 °C hat, sind auch neue Konzepte mit flüssiger Anode denkbar, was im Fall von Lithium nicht möglich ist (ggf. für stationäre Anwendungen).

Nachteiligt ist, dass die Elektroden sich beim Be- und Entladen starkt ausdehnen und zusammenziehen, weil Natrium-Ionen einen größeren Durchmesser als Lithium-Ionen haben. Ferner ist die Energiedichte gering, weil die Zellspannung niedrig und das Gewicht der Natrium-Ionen höher als das von Lithium-Ionen ist.

Literatur

1. Thielmann, A.; Neef, C.; Hettesheimer, T.; Döscher, H.; Wietschel, M.; Tübke, J., Energiespeicher-Roadmap (Update 2017): Hochenergie-Batterien 2030+ und Perspektiven zukünftiger Batterietechnologien, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI: Karlsruhe, (2017), S. 106f.; Online (jüngster Zugriff: 01.06.2018)