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Energiespeicher Nachhaltige Zink-Ionen-Batterien für die Energiewende

Quelle: Fraunhofer IFAM Lesedauer: 1 min |

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Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)

Mit der Energiewende werden auch immer mehr Energiespeicher gebraucht. Zink-Ionen-Batterien könnten dabei eine nachhaltige Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien darstellen.

Wässrige Zink-Ionen-Batterien (ZIB) werden gerne als grüne Energiespeichertechnologie bezeichnet, da ihre Zellchemie auf ausreichend verfügbarem Zink basiert.
Wässrige Zink-Ionen-Batterien (ZIB) werden gerne als grüne Energiespeichertechnologie bezeichnet, da ihre Zellchemie auf ausreichend verfügbarem Zink basiert.
(Bild: Fraunhofer IFAM)

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM haben damit begonnen, nachhaltige Zink-Ionen-Batterien zu untersuchen und zu verbessern. Laut einer Mitteilung soll der Wirkungsgrad erhöht und die Lebensdauer verlängert werden. Die Batterien könnten dann vor allem als stationäre Energiespeicher eingesetzt werden, die bei auftretenden Lastspitzen zum Einsatz kommen.

Wässrige Zink-Ionen-Batterien (ZIB) gelten als betriebssicher, umweltfreundlich und wirtschaftlich. Im Vergleich zur Lithium-Ionen-Batterie (LIB) konnte sie sich jedoch noch nicht durchsetzen. Moderne Zink-Ionen-Konzepte bestehen zum einen aus einer positiven Elektrode mit einer Vielzahl an möglichen Materialien wie Manganoxiden oder Vanadiumoxiden, und zum anderen aus einer negativen Elektrode aus metallischem Zink. Hinzu kommt die Verwendung von Wasser als Elektrolyt.

Kurze Lebensdauer

Die Vorteile der ZIB ist unter anderem ihre Umweltfreundlichkeit, da ungiftige Elektrolyte und Materialien für ihre Herstellung verwendet werden können. Die Forscher konzentrierten sich bei dem Kathodenmaterial auf Preußischblau-Analoga (PBA). Diese Materialien zeichnen sich laut den Forschern durch ihre niedrigen Energieverluste sowie durch ihre Fähigkeit, schnell Laden und Entladen zu können, aus. Ein weiterer Vorteil von PBA-Kathodenmaterialien sei ihre einfache, skalierbare und kostengünstige Synthese. Nachteil eines PBA-Systems ist jedoch die kurze Lebensdauer von rund 300 Zyklen.

Den Projektpartnern sei es jedoch bereits gelungen, durch Veränderung der jeweiligen PBA-Struktur die Lebensdauer der PBA-basierten ZIB auf 800 Zyklen zu steigern. Um die Lebensdauer und den Wirkungsgrad der Zink-Ionen-Batterien weiter zu erhöhen, synthetisieren, charakterisieren und optimieren die Projektpartner nun neuartige Materialien, sowohl für die Anode, als auch für die Kathode.

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