Zink-Brom-Batterie erreicht 10.000 Zyklen mit innovativer Elektrode

Eine Nassbatterie mit Zink und Brom war bisher nur auf dem Papier ein potenzieller Kandidat, um erneuerbare Energie zu speichern und nur bei Bedarf ins Stromnetz abzugeben.

Die theoretische Potenzialdifferenz beträgt 1,83 Volt. Der wasserbasierte Elektrolyt sorgt dafür, dass die Konstruktion nicht brennbar ist. Darüber hinaus ermöglichen der einfache Aufbau der Zellen und die Verwendung leicht verfügbarer Materialien niedrige Produktionskosten.

Der Haken: Der extrem niedrige pH-Wert an der Zinkelektrode macht das System anfällig. Es kann Wasserstoff entweichen, was letztendlich zur Zerstörung des Abscheiders führt. Dies ist auf die Bildung von Zinkhydroxid zurückzuführen, das die Poren verschließt.

Dies schränkt die Haltbarkeit eines solchen Akkus stark ein, da er sich nach kurzer Zeit selbst entlädt. Bisher war es nicht möglich, die porösen Graphitelektroden, die äußerst säurebeständig sind, durch ein geeignetes Material zu ersetzen.

Dies ist nun am Gwangju Institute of Science and Technology, Korea, gelungen. Ein mit Stickstoff gefüllter, mesoporöser und kohlenstoffbeschichteter Graphitfilz (kurz NMC/GF) verfügt über völlig neue Eigenschaften.

Eine weitere Neuerung ist der Herstellungsprozess durch Erhitzen und Abkühlen unter Argonatmosphäre. Die Porengrößen liegen im niedrigen Nanometerbereich. Dadurch wird der Austausch mit der Umwelt verhindert, was gleichzeitig die zerstörerischen chemischen Prozesse im Inneren blockiert.

Das Ergebnis ist eine Zinkbromid-Zelle, deren Leistung nach 10.000 Zyklen auf 96 Prozent gesunken ist. Die Energieeffizienz, also die Differenz zwischen Lade- und Entladeenergie, sinkt parallel von 80 auf immer noch solide 76 Prozent.

Unter der Annahme einer typischen Nutzung einer solchen Batterie von einem Zyklus pro Tag ergäbe sich daraus eine Haltbarkeit von rund 27 Jahren. Kein schlechtes Ergebnis für einen bisher unzuverlässigen Batterietyp.

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