Steckbrief
Förderkennzeichen:EM 1010
Konsortialführer:Revolt Technology GmbH
Fördergeber:Land NRW, EFRE
Projekttäger:ETN
Wettbewerb, Förderaufruf:ElektroMobil.NRW 2009
Laufzeit:November 2011 – Februar 2014
Fördersumme:5,5 Mio. EUR

Hocheffizienter Energiespeicher in Zink-Luft-Technologie für Elektroautos

Durch den steigenden Bedarf zur Speicherung elektrischer Energie im Bereich der Elektromobilität, entsteht ein steigender Bedarf zur Neu- und Weiterentwicklung von Batterietechnologien.

Aufgrund der hohen Energiedichte sind Lithium-Batterien ein bevorzugtes Entwicklungsziel. Sie haben im Vergleich mit Zink-Luft Batterien jedoch Nachteile, wie leichte Brennbarkeit, heftige Reaktion mit Wasser, Gefahr von Kurzschluss und Brand und schlechte Verfügbarkeit von Lithium.

Zink-Luft-Batterien stellen eine Alternative zur Lithium-Ionen-Batterie dar. In dieser Batterie wird Zinkmetall mit Luftsauerstoff in einem alkalischen Elektrolyten oxidiert und die dabei freiwerdende Energie elektrochemisch genutzt.

Ziel des Projektes „Hocheffizienter Energiespeicher in Zink-Luft-Technologie für Elektroautos“ ist der Einsatz einer Zink-Luft- Sekundär-Zelle. Ähnlich wie bei der Brennstoffzelle wird das System als Redox-Flow Zelle aufgebaut. Hierbei dient Zink als Energiespeicher, welcher anders als Wasserstoff bei der Brennstoffzelle nicht verbraucht, sondern wieder aufgeladen wird.

Mit Zink-Luft Batterien ist es theoretisch möglich, Energiedichten über 400 Wh/kg zu erreichen. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus ergibt sich eine bis zu dreimal höhere elektrische Kapazität. Gewicht und Größe dieser Zellen liegen unter dem herkömmlicher Zellen, da sich der Reaktionspartner „Luft“ außerhalb der Zelle befindet. Entscheidend für die Funktion der Zelle, sowohl beim Lade- als auch beim Entladevorgang, ist die poröse Luftelektrode mit Katalysator, der die elektro-chemische Reaktion der gasförmigen Phase mit dem flüssigen Elektrolyten fördert. Bei der Katalyse in sauren Elektrolyten kommen als Materialien Edelmetalle in Frage, bei der Zink-Luft Zelle kann auf preisgünstigere Materialien zurückgegriffen werden. Im kleinen Maßstab funktioniert die Technologie, mit der sich Sekundär-Zellen auf Zink-Luft Basis laden- und entladen lassen, und ist technisch umgesetzt.

Aktuell wird daran gearbeitet, die gewonnenen Erkenntnisse zu nutzen, um aufgebaute Zellen zu skalieren und die für Elektromobilität notwendigen Kapazitäten und Stromdichten zu erreichen. Ein weiterer Ansatzpunkt, zur Erreichung dieses Ziels ist der Aufbau eines Stacks aus mehreren Zellen. Andere Einsatzgebiete sind denkbar, z.B. Zwischenspeicherung erneuerbarer Energie im Stromnetz.

Projektpartner

Revolt Technology GmbH (Konsortialführer)
Westfälische Hochschule Gelsenkirchen

Schlagworte

Batterie: Materialentwicklung und ZelltechnologieBatterie: Neuartige KonzepteBatterietechnikEnergie- und ThermomanagementFahrzeugtechnikLand NRWEFRE