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26.01.2016 | Energiespeicher | Im Fokus | Onlineartikel

Flüssige Batterien sollen Großspeichern Konkurrenz machen

Autor:
Sabine Voith

Eine flüssige Batterie verspricht erneuerbare Energie kostengünstig und über einen langen Zeitraum zu speichern. Forschungsarbeiten zur Zellchemie haben neue Erkenntnisse gebracht.

Eine neue wiederaufladbare Batterie wurde am Massachusetts Institute of Technology entwickelt. Sie soll Wind- oder Solarenergie speichern und bei Bedarf dem Stromnetz zur Verfügung stellen. Die Hochleistungsbatterie besteht aus geschmolzenen Metallen. Tests mit Zellen aus kostengünstigen Rohstoffen bestätigen die Leistungsfähigkeit. Probleme mit Leistungsverlusten oder technischer Abnutzung bestehen laut dem Institut bei der flüssigen Batterie nicht.

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Der Anspruch der Wissenschaftler ist es, einen stationären Batteriespeicher für die Stromversorgung zu entwickeln, der über Jahre zuverlässig und kostengünstig ist und mit anderen chemischen Speichern konkurrieren kann. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Batterien bestehen Anode und Kathode der flüssigen Batterie aus einem flüssigen Metall, das Elektrolyt aus geschmolzenen Salzen. Dies macht die Batterie schnell und flexibel.

Zellchemie als Herausforderung

Eine Herausforderung für das Institut ist die Materialauswahl, speziell für die Elektroden. Studien für feste Materialien konnten nicht genutzt werden. Anfänglich wurde Magnesium für die obere Elektrode genutzt, Antimon für die untere Elektrode und ein Salzgemisch aus Magnesiumchlorid als Elektrolyt. Doch die Batterie musste eine Betriebstemperatur von 700 Grad Celsius haben um die Komponenten in der Schmelze zu halten.

Eine Überraschung in den folgenden Forschungsjahren war, dass bei einer Mischung aus Antimon und Blei die elektrische Spannung unverändert blieb, obwohl man annehmen musste, dass sie sinken würde. Das letzte Konzept der Forscher war eine Kombination einer Blei-Wismut-Legierung und Natrium-Metall, die die notwendige Betriebstemperatur auf 270 Grad Celsius senkt. Als Elektrolyt wurde ein Gemisch eines Hydroxids und Halogenids verwendet. Die Forschungsarbeiten gehen weiter.

Markteintritt im Blick

Es gibt bereits einen einfachen, kostengünstigen Prozess zur Herstellung eines Prototypen. Feldtests in kleinen Verteilungsnetzen, in die auch Strom aus Solar- und Windenergie einspeist werden, sind geplant. Eine Fertigungsanlage ist bereits errichtet.

Die Springer-Autoren Peter Kurzweil und Otto K. Dietlmeier gehen im Buchkapitel „Hochenergiebatterien nach Lithium-Ion“ auf wiederaufladbare Batterien mit hoher Leistungsdichte ein. Sie geben einen wissenschaftlichen Überblick über die Batteriekonzepte und die Zellchemie. Flüssige Elektrolyte werden ab Seite 314 detailliert besprochen. 

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