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Neuentwicklung bei Redox-Flow-Batterien

Lithium-Ionen-Akkus haben im Vergleich zu Redox-Flow-Batterien eine kürzere Lebensdauer, aber Letztgenannte sind bislang teurer. Eine Entwicklung des Fraunhofer Umsicht will Redox-Flow-Systeme nun in den Preisbereich von Lithium-Ionen-Batterien bringen. Der Clou liegt vor allem in der Materialentwicklung.

Prototyp der Redox-Flow-Batterie, die vom Fraunhofer Umsicht entwickelt wurde. Bild: Fraunhofer Umsicht

 

Hergestellt und vermarktet werden die neuartigen Redox-Flow-Batterien vom Fraunhofer-Spin-Off Volterion. Um zu verstehen, wie die Forscher Redox-Flow-Batterien optimiert haben, gilt es zunächst einmal einen Blick auf den Aufbau dieser Batterien zu werfen. Sie bestehen aus Stacks – Zellstapel, die den zu speichernden Strom in chemische Energie umwandeln, und Elektrolytflüssigkeit, die diese chemische Energie speichert. Für die hohen Kosten der Batterien sind vor allem die Stacks verantwortlich. „Wir konnten das Gewicht der Stacks auf 10 % reduzieren und somit auch deren Kosten erheblich senken“, berichtet Thorsten Seipp, ehemals Wissenschaftler am Fraunhofer Umsicht und nun Geschäftsführer bei Volterion. „Während herkömmliche Stacks oftmals pro einzelne Zelle 8 bis 10 mm dick sein müssen, kommen wir mit einer Stackdicke von 2 bis 3 mm aus.“ Die neuartigen Redox-Flow-Batterien liegen nach Angaben von Volterion durch diese Materialersparnis in der gleichen Preisklasse wie Lithium-Ionen-Akkus, halten aber mehr als doppelt so lange.

Der Clou liegt in der Materialentwicklung
Der Clou lag vor allem in der Materialentwicklung. Üblicherweise bestehen die Stacks aus einer Graphit-Kunststoff-Mischung. Durch die Verarbeitung büßen die Materialien ihre polymeren Eigenschaften allerdings ein. Sprich: Die langen Polymerketten werden zerstört, das Material verliert seine Flexibilität und auch einen Teil seiner Stabilität. Zudem lässt es sich nicht verschweißen, sondern muss mit Dichtringen versehen und verschraubt werden. „Wir haben das Material und den Herstellungsprozess so angepasst, dass die polymeren Eigenschaften erhalten bleiben. Das heißt: Das Material bleibt stabil und flexibel, kann somit erheblich dünner ausgelegt werden und die Stacks lassen sich miteinander verschweißen. Schnell verschleißende Dichtungsringe sind unnötig“, berichtet Seipp.

 


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