ZSW-Forscher entwickeln Turbo-Energiespeicher

Stuttgart – Das Stuttgarter Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) stellt einen neuen Stromspeicher vor, der es in sich hat. Der neue Stromspeicher zeichnet sich dadurch aus, dass er innerhalb von Sekunden sehr viel Strom abgeben und aufnehmen kann.

Die hohen Ladezeiten sind bei Batteriesystemen häufig ein Problem. Wissenschaftler am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) haben nun Elektroden für neuartige Stromspeicher entwickelt, die die Lade- und Entladegeschwindigkeit bis auf wenige Sekunden reduzieren können.

Nanostrukturierte Oberfläche der Elektroden sind der Schlüssel
Stromspeicher auf Basis der neuen Elektroden können die Lade- und Entladegeschwindigkeit bis auf drei Sekunden reduzieren, so das ZSW. Möglich wurde der technische Fortschritt durch eine nanostrukturierte Oberfläche der Elektroden. Als Elektrolyt verwendeten die Forscher eine wasserbasierte, nicht brennbare Lösung. Das bedeutet, dass der Speicher auch bei hohen und tiefen Temperaturen genutzt werden kann. Das ZSW erzielte die Forschungsergebnisse im Rahmen des Projekts Faststorage BW II, das vom Land Baden-Württemberg mit drei Millionen Euro gefördert wird.

Einsatz bei Gabelstaplern oder Hybridautos sinnvoll
Um maximale Reichweiten für Elektrofahrzeuge zu erreichen, liegt der Fokus bei der Lithium-Ionen-Technologie auf der Optimierung der Energiedichte. Muss Elektrizität aber kurzzeitig aufgenommen und wieder abgegeben werden, etwa bei Gabelstaplern oder Hybridautos, bieten Hochleistungsspeicher Vorteile. Sie können viel schneller als Lithiumakkus ge- und entladen werden, so das ZSW.

Die Leistungsfähigkeit von Speichern wird ganz wesentlich von der Elektrodentechnologie bestimmt. Bei der neuen Entwicklung haben die Forscher als Aktivmaterial für die positive Elektrode nano-strukturiertes Nickel gewählt, das nach einem speziellen Verfahren hergestellt und mit Nickelhydroxid beschichtet wird. Die negative Elektrode wurde mit kommerzieller Aktivkohle anstatt mit Metallhydrid beschichtet. Als Elektrolyt kam eine wässrige Kaliumhydroxidlösung zum Einsatz.

Werte für Ladegeschwindigkeit um ein Vielfaches höher als bei Lithium-Ionen-Batterien
Eine erste Demonstrationszelle wurde bereits angefertigt. „Die C-Rate, das heißt der Wert für die Entladegeschwindigkeit, beträgt fast 1.200“, sagt Prof. Dr. Werner Tillmetz, ZSW-Vorstandsmitglied und Leiter des Geschäftsbereichs Elektrochemische Energietechnologien. „Der neue Speicher ist daher in der Lage, innerhalb von rund drei Sekunden die gesamte Kapazität zur Verfügung zu stellen.“ Das ist sehr viel mehr als bei Lithium-Ionen-Batterien, die typischerweise mit C-Werten im einstelligen Bereich betrieben werden. „Hergestellt wurde die Zelle in einem konventionellen Rakel-Beschichtungsverfahren im Labormaßstab“, erklärt Tillmetz. „Der Herstellprozess lässt sich daher ohne größeren Aufwand auf großflächigere Zellen hochskalieren. Damit rückt die Herstellung von Prototypen ein gutes Stück näher.“