BEIJING, 11. Mai 2026 (Xinhuanet) -- Chinesische Forscher haben einen neuen Ansatz entwickelt, um die Leistungsfähigkeit von Lithium-Schwefel-Batterien deutlich zu verbessern – ein Durchbruch, der es Drohnen eines Tages ermöglichen könnte, mit einer einzigen Ladung wesentlich weiter zu fliegen.
Die kürzlich in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie eröffnet einen neuen Weg zu langlebigeren und leistungsfähigeren Batterien für die Luftfahrt im bodennahen Luftraum und darüber hinaus.
Die meisten herkömmlichen Drohnen sind derzeit auf Lithium-Ionen-Batterien angewiesen, die sich ihrer Energiedichte-Grenze nähern. Ihre Energiedichte – also die pro Gewichtseinheit gespeicherte Energiemenge – liegt in der Regel unter 300 Wattstunden pro Kilogramm, was zu jener „Reichweitenangst“ führt, die die Flugdauer begrenzt.
Lithium-Schwefel-Batterien gelten aufgrund ihrer hohen theoretischen Energiedichte sowie der reichlichen Verfügbarkeit und niedrigen Kosten von Schwefel als vielversprechende Alternative. In der Praxis standen diese Batterien jedoch vor einem großen Hindernis: Beim Laden und Entladen durchläuft Schwefel einen komplexen chemischen Prozess, bei dem zahlreiche lösliche Zwischenprodukte entstehen. Diese Zwischenprodukte neigen dazu, wegzuwandern, die Reaktionen zu verlangsamen und Energie zu verschwenden.
Ein von der Tsinghua Shenzhen International Graduate School (Tsinghua SIGS) geleitetes Team hat nun eine neue Lösung vorgeschlagen, indem es einen „Premediator“ für die Schwefel-Elektrochemie einführt.
„Man kann sich das wie einen speziellen Zusatzstoff vorstellen, der in der Batterie schläft, bis er gebraucht wird. Sobald die Schwefelreaktion beginnt, wacht der Zusatzstoff genau dort auf, wo die Reaktion stattfindet, und beginnt zu arbeiten“, erklärte Zhou Guangmin, Forscher an Tsinghua SIGS.
Sobald dieses Molekül aktiv ist, bindet es die löslichen Zwischenprodukte und verhindert, dass sie wegwandern. Zugleich trage es dazu bei, schnelle Bahnen für die elektrochemischen Reaktionen zu schaffen, wodurch der gesamte Prozess deutlich reibungsloser und effizienter werde, sagte Zhou.
Das Team gestaltete zudem das Reaktionsnetzwerk auf molekularer Ebene neu. Das neu entwickelte Molekül reduziert den Innenwiderstand der Batterie im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen um 75 Prozent. In Tests lief die neue Batterie über 800 Lade-Entlade-Zyklen stabil und behielt dabei nahezu 82 Prozent ihrer Kapazität. Noch bemerkenswerter ist, dass das Team eine praktische Pouch-Zelle mit einer Energiedichte von 549 Wattstunden pro Kilogramm entwickelte – nahezu doppelt so viel wie bei vielen derzeit verwendeten Standardbatterien für Drohnen.
„Dies ist für Drohnen von großer Bedeutung. Eine höhere Energiedichte bedeutet längere Flugzeiten, größere Nutzlasten und eine größere Einsatzreichweite. Eine Lieferdrohne könnte noch weiter fliegen, um Pakete auszuliefern. Eine Drohne zur Inspektion von Stromleitungen könnte in einem Einsatz mehr Masten abdecken. Eine Such- und Rettungsdrohne könnte länger in der Luft bleiben, wenn jede Minute zählt“, sagte Zhou.
Das Team ist der Auffassung, dass sich seine molekulare Designstrategie auch auf andere Bereiche ausweiten lässt, darunter Redox-Flow-Batterien, Lithium-Metall-Batterien und sogar direkte Batterierecyclingprozesse.
(gemäß der Nachrichtenagentur Xinhua)
