10.11.2016, 14:44 Uhr

Batterie-Forscher auf neuen Wegen für effiziente Stromspeicherung

Dresden/Tennessee – Die Stromspeicherung ist in Forschung, Industrie und Energiewirtschaft ein heißes Thema. Lithium-Ionen-Batterien haben dabei zuletzt viel Aufmerksamkeit bekommen, doch es gibt auch zahlreiche Alternativen und neue Ansätze. Dabei finden die Wissenschaftler ihre Rohstoffe auch auf Schrottplätzen.

Nach Einschätzung der Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) sind Lithium-Schwefel-Batterien die vielversprechendste Option für zukünftige Energiespeichersysteme. Neuartige Materialien sollen die Leistungsfähigkeit der Zelle signifikant erhöhen. Ein anderes Forscherteam aus dem US-Bundesstaat Tennessee setzt auf Metall vom Schrottplatz in Verbindung mit Haushaltschemikalien.

Lithium-Schwefel-Batterie mit mehr Power und geringeren Materialkosten

Lithium-Schwefel-(Li-S)-Batterien zeichnen sich durch eine höhere spezifische Energie und geringe Materialkosten als gängige Lithium-Ionen-Batterien aus, teilt das Fraunhofer IWS mit. Die Zellchemie sei aus diesem Grund hochgradig attraktiv für zukünftige Energiespeicher, insbesondere zur Steigerung der Reichweite von Elektrofahrzeugen. Knackpunkt für die Weiterentwicklung der Li-S-Technologie ist das Elektrolytsystem. Ein neu entwickelter, nicht entflammbarer Elektrolyt ermöglicht die Umwandlung des Schwefels an der Kohlenstoffoberfläche der Kathode und verringert Korrosionsvorgänge an der Lithiumanode.

Lithium-Schwefel-Batterie: Verbesserter Elektrolyt macht Batterie leichter

Dr. Holger Althues, Koordinator des Batteriezentrums am IWS und Projektleiter verschiedener Forschungsprojekte: „In bisherigen Prototypen entfallen mindestens 40 - 50 Prozent des Zellgewichts auf den Elektrolyt. Da dieser an den Auflösungs- und Umwandlungsreaktionen in der Kathode teilnimmt, ist die Kinetik und Vollständigkeit der Schwefelumwandlung unmittelbar vom Elektrolytanteil abhängig. Werte kleiner 3 ml Elektrolyt pro Gramm Schwefel waren mit klassischen Konzepten nicht erreichbar. Der neue Elektrolyt des IWS erlaubt eine hohe Ausnutzung des Schwefels erstmalig auch mit geringen Elektrolytanteilen von 2,7 ml pro Gramm Schwefel (< 40 Prozent Zellgewicht).“ Noch im November 2016 findet in Dresden der 5. Workshop „Lithium-Schwefel-Batterien“ statt, bei dem neueste Ergebnisse zu Materialien, Verfahren und Anwendungen im Bereich der Lithium-Schwefel-Batterien gezeigt werden.

Starke Ergebnisse durch „Schrottplatz-Batterien“

Einen anderen Ansatz wählten US-Forscher von der Vanderbilt University in Tennessee. Mit Stahl- und Messingresten, die vom Schrottplatz stammen können, haben sie zusammen mit Kaliumhydroxid aus gewöhnlichem Waschmittel in einem Glasgefäß einen Akkumulator konstruiert. Die Wissenschaftler zeigten sich beeindruckt von der Leistungsfähigkeit dieser Stahl-Messing-Batterie. Sie komme hinsichtlich der Speichermenge auf ein Level, das einer herkömmlichen Blei-Säure-Batterie ähnelt. Zudem sei das schnelle Be- und Entladen bemerkenswert. Die US-Forscher wollen nun eine größere Batterie dieser Art fabrizieren. Diese könnte dann in energieeffizienten und intelligent gesteuerten Haushalten (Smart Homes) zum Einsatz kommen.

Quelle: IWR Online

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