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MEET entwickelt neues Energiespeichersystem

Umweltfreundlich und kostengünstig sollen sie sein: Neue Materialien für die Dual-Ionen-Technologie stehen im Fokus des Projektes Insider. Foto: Meet
Umweltfreundlich und kostengünstig sollen sie sein: Neue Materialien für die Dual-Ionen-Technologie stehen im Fokus des Projektes Insider. Foto: Meet

Forscher am Batterieforschungszentrum MEET der Universität Münster haben ein neues Energiespeichersystem entwickelt, das auf der Dual-Ionen-Batterietechnologie basiert. Die ersten Ergebnisse sind Erfolg versprechend.

Im Zentrum des Verbundprojekts „Insider“ stand die Entwicklung eines Dual-Ionen-Batteriesystems. Dabei werden im Gegensatz zur Lithium-Ionen-Batterie nicht nur Lithium-Ionen in die Anode, sondern zusätzlich Anionen des Elektrolyten in die Kathode eingelagert (interkaliert). Beim Ladeprozess werden die Lithium-Ionen in die negative Elektrode und die Elektrolyt-Anionen in die positive Graphit-Elektrode eingelagert. Wird die Zelle entladen, werden beide Ionensorten wieder an den Elektrolyten abgegeben. 

Der entscheidende Unterschied zur Lithium-Ionen-Batterie ist also die Funktion des Elektrolyten, erklärt Dr. Tobias Placke, Bereichsleiter der Materialforschung am MEET Batterieforschungszentrum: „Bei der Lithium-Zelle dient er nur als Transportmedium für Lithium-Ionen zwischen beiden Elektrolyten. Bei der Dual-Ionen-Zelle fungiert er hingegen als Aktivmaterial.“ 
Die hohe Zyklenfestigkeit ist ein weiterer Vorteil des neuen Batteriesystems. Im Labormaßstab konnten bereits mehrere 1.000 Lade- und Entladezyklen der Dual-Ionen-Batterie mit hoher Kapazitätserhaltung realisiert werden. Die Selbstentladung hingegen liegt etwas höher als bei Lithium-Ionen-Akkus, aber ist deutlich besser als bei Bleibatterien. Gute Belastungswerte maßen die Forscher bei der Schnellentladung, dennoch ist der Dual-Ionen- dem Lithium-Ionen-Akku noch unterlegen.

Innerhalb des Projektes untersuchten die Forscher Materialien für Stromsammler, Elektrolyt, Aktivmaterial und funktionelle Schichten auf ihre Eignung für die Dual-Ionen-Technologie. Aber sie bewerteten auch Modifizierungs- und Funktionalisierungsverfahren und evaluierten die gesamte Prozesskette der Elektrodenfertigung.

Innerhalb des Insider-Projektes wurden diverse mechanistische Verständnisfragen dieser noch recht jungen Technologie aufgeklärt. In möglichen Folgeprojekten kann die Technologie integral im Technikums- und Pilotmaßstab evaluiert werden, um eine schnelle Marktverfügbarkeit der Dual-Ionen-Batterie zu erreichen. Verschiedene Industrieunternehmen bekunden bereits ihr Interesse. Zwar seien die verwendeten Elektrolyte als Spezialchemikalien noch relativ teuer, sagt Placke, jedoch ließe sich durch weitere Elektrolyt-Optimierungen in Abstimmung mit der Zellchemie der Preis nochmal deutlich senken.

Das Dual-Ionen-Energiespeichersystem hat eine praktisch erreichbare spezifische gravimetrische Energiedichte von etwa 40 bis 70 Wh/kg und ist besonders attraktiv für stationäre Speicheranwendungen, die insbesondere zur effektiven Zwischenspeicherung erneuerbarer Energien zwingend erforderlich sind. „Wir haben zudem innovative Patente zur wirtschaftlichen Nutzung der Dual-Ionen-Batterie anmelden können“, sagt Placke.

Weitere Informationen zum INSIDER-Projekt gibt in der Projektvisitenkarte es auf der Webseite der Forschungsinitiative Energiespeicher. 

 

27.7.2017 | Quelle: BINE | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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