Innovation durch Kristallstruktur Mit Kristallbatterien die deutsche Industrie mobilisieren

Batterien, die dreimal so viel Energie pro Kilogramm speichern und dabei nur ein Drittel der heutigen Kosten verursachen, könnten die Reichweite von Elektroautos erheblich verlängern und elektrische Flugzeuge für Stunden in der Luft halten. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, liegt im Einsatz von Schwefel als Rohstoff.

Die letzte große Batterie-Revolution liegt 35 Jahre zurück, als Lithium-Ionen-Batterien die Nickel-Cadmium-Technologie ablösten. Seither beschäftigt sich die Automobilindustrie in erster Linie damit, die Kapazitäten dieser Technologie auszureizen und eine valide Industrialisierung aufzubauen. Zahlreiche gescheiterte europäische Projekte verdeutlichen: Die Übernahme asiatischer Batterietechnologien ohne eigene Lieferketten führt Europa in eine technologische Sackgasse. Nun zeichnet sich eine neue Revolution ab – basierend auf verfügbaren, kostengünstigen und nachhaltigen Materialien. Besonders vielversprechend ist Schwefel, dessen Einsatz die Batterietechnologie grundlegend transformieren kann.

Schwefel: Nebenprodukt als Treiber der nächsten Batteriegeneration

Die nächste Batteriegeneration erfordert Alternativen zu etablierten Aktivmaterialien wie Graphit, Nickel-Mangan-Kobaltoxid oder Eisenphosphat. Der entscheidende Fortschritt liegt nicht in der Zellmontage, sondern im Austausch dieser problematischen Grundstoffe, die rund 70 Prozent der Kosten und des Gewichts heutiger Batterien ausmachen und erhebliche ökologische sowie soziale Risiken bergen.

Schwefel stellt einen vielversprechenden Batterierohstoff dar: Seine hohe weltweite Verfügbarkeit reduziert geopolitische Abhängigkeiten und verkürzt zugleich Lieferketten. Zudem ist Schwefel weder brennbar noch toxisch und ermöglicht Gewichts- und Kostenreduktionen bei hoher Energiedichte – Eigenschaften, die die Leistungsfähigkeit zukünftiger Batterien maßgeblich steigern und die Mobilitätswende unterstützen. Als Abfallprodukt industrieller Prozesse weist er einen niedrigen CO₂-Fußabdruck auf und ist bereits Teil der Kreislaufwirtschaft.

Innovation durch Kristallstruktur: Die monokline Gamma-Schwefelform

Schwefel ist von Natur aus nicht leitfähig und hat auch einige andere Herausforderungen, doch Theion hat für diese Herausforderungen Konzepte zu deren Lösung entwickelt. Theion ist mit Schwefelbatterien nicht allein in der Entwicklung, aber weltweit das einzige Unternehmen, dass Schwefel in einer speziellen Kristallform, der monoklinen Gamma-Kristallstruktur verwendet. Diese Schwefelform ist besonders gut für Energiespeicher geeignet, da sie die Schwefel-Speicherkapazität optimal ausnutzt und eine erhöhte Zyklenstabilität ermöglicht. Dies hat auch die Drexel-Universität in den USA mit über 4.000 vollständigen Lade- und Entladezyklen ohne Kapazitätsverlust bewiesen.

Junges Berliner Batterieunternehmen nutzt transformatives Potenzial der Schwefel-Technologie

Theion hat das Potenzial dieser besonderen Schwefelstruktur erkannt und entwickelt darauf basierende Lithium-Schwefel-Batterien. Seit der Gründung 2020 verfolgt das Unternehmen das Ziel, den Big Bang der Mobilitätswende herbeizuführen. Dabei strebt Theion gravimetrische Energiedichten von 500 bis 1000 Wh/kg (gegenüber 300 Wh/kg bei heutiger Batterietechnologie) sowie volumetrische Energiedichten zwischen 600 und 1200 Wh/L bei gleichzeitig niedrigem CO₂-Fußabdruck an. Während bereits eine Knopfzelle fertiggestellt wurde, befindet sich die Entwicklung einer Pouch-Zelle auf Hochtouren. Obwohl noch ein Stück Weg zu gehen ist, ist das enorme Potenzial dieser Technologie bereits jetzt zu erkennen.

Eine neue Ära der deutschen Industrie steht bevor

Die Lithium-Schwefel-Batterietechnologie soll es ermöglichen, neue Arbeitsplätze zu schaffen und Industrien zu entwickeln, die durch leichte und kostengünstige Batterien leistungsfähigere Produkte herstellen und Weltmarktanteile sichern können. Dazu zählen Powertools, Elektrofahrzeuge, elektrische Flugzeuge, Drohnen sowie portable, mobile und stationäre Systeme. Deutschland verfügt über die dafür notwendige Innovationskraft und industrielle Kompetenz, unabhängig von komplexen Lieferketten und klimaneutral zu sein. (mr)

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