Natrium-Schwefel Feststoffbatterien

Ziel des Verbundvorhabens NASEFEST ist die Entwicklung von Feststoff-Natrium/Schwefel-Batterien. Vorteile von Natrium-Schwefel-Batterien sind die gute Verfügbarkeit der Elemente Natrium und Schwefel, sowie die hohe theoretische Energiedichte der Reaktion (2Na+S = Na2S). So liegt der theoretische Wert von 1.273 Wh/kg deutlich oberhalb von Interkalationschemien, wie sie in Li-ion oder Na-ion-Batterien genutzt werden. Hier liegen die theoretischen Werte mit ca. 500-800 Wh/kg deutlich niedriger. Die Hochtemperatur-Natrium/Schwefel-Batterie beweist, dass die Zellchemie grundsätzlich funktionieren kann, allerdings steht diese bereits kommerzialisierte Technologie vor anderen Herausforderungen. Ähnlich wie für Lithium/Schwefel-Batterien werden daher inzwischen auch Natrium/Schwefel-Batterien für den Betrieb bei Raumtemperatur beforscht. Die Schwierigkeiten liegen dort aber auf einer bisher schlechten Zellperformance, die wesentlich durch den sogenannten Shuttle-Mechanismus sowie durch die Instabilität der Natriumanode hervorgerufen wird. Im Projekt NASEFEST soll dieses Problem daher durch einen „all-solid-state“-Ansatz gelöst werden (Na/S-SSB). Dieser erfordert eine Zusammenarbeit in einem komplementär aufgestellten Verbund.
Das Teilvorhaben der HU Berlin (HUB) beschäftigt sich dabei primär mit Kathoden bestehend aus Kohlenstoff und Schwefel sowie deren elektrochemische Untersuchung in Vollzellen mit Natrium als Anode.