Erhöhung der Zyklenstabilität von wiederaufladbaren Zink-Luft Batterien durch glasbasierte Beschichtung von Zinkpartikeln - ZinCycle

Mit der steigenden Einbindung von fluktuierenden erneuerbaren Energiequellen in das Stromnetz steigt der Bedarf an leistungsfähigen Energiespeichern, um Energie von Zeiten mit Überschüssen in solche mit erhöhtem Bedarf zu verschieben. Die direkte elektrochemische Speicherung von Energie in wieder­auflad­baren Batterien hat gegenüber anderen möglichen Speichersystemen den Vorteil, dass der auf die Energie­dichte bezogene Wirkungsgrad bezüglich des Lade- bzw. Entladevorganges in Abhängigkeit der eingesetzten Aktiv­materialien mehr als 90% beträgt.

Neben den besonders im Bereich der Elektromobilität und der Konsumentengeräte eingesetzten Lithium-Ionen-Batterie mit hoher Leistungsdichte und moderater Zyklenstabilität, bieten Metall-Luft-Batterien für stationäre Energie­speicherlösungen den Vorteil, dass ein Reaktionspartner der Umgebungsluft entnommen werden kann. Die Verwendung von Zink als Anodenmaterial bietet hier weitere Vorteile im Bereich der Rohstoff­verfüg­barkeit und der Recyclingfähigkeit. Als Primärbatterie für Elektronikanwendungen, beispielsweise in Hörgeräten, sind solche Systeme schon länger bekannt und kommerziell erhältlich. Jedoch ist besonders die praktisch erreichbare Energiedichte sowie die Zyklen­stabilität für die Nutzung als wiederaufladbare stationäre Sekundärbatterie noch nicht zufriedenstellend.

Im Gesamtforschungsvorhaben ZinCycle soll deshalb eine rohstoffoptimierte, recyclefähige und wieder­auflad­bare Zink-Luft-Batterie zur Nutzung in stationären Anwendungen entwickelt werden. Ziel im Teilprojekt des Keylab Glastechnologie ist die Beschichtung des Anodenwerkstoff Zink durch eine geeignete anorganische, recycelbare Beschichtung, um einerseits die Degradation von Zink in der elektrochemischen Zelle zu reduzieren sowie andererseits eine Wiederaufladbarkeit der Zink-Luft-Batterie zu ermöglichen.

Projektprofil

Laufzeit: 01.09.2022 - 31.08.2025

Förderung: BMBF                                                                                      

Projektpartner:               

• Eisenhuth GmbH & Co. KG

• Grillo- Werke AG

• Varta Microbattery GmbH

• Rhenotherm Kunststoffbeschichtungs GmbH

• Accurec Recycling GmbH

• Eura AG, Niederlassung Thüringen

• Universität Duisburg Essen

• Westfälische Hochschule

Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes, Nicolas Hacker