Kombiakku für Sonnenstrom

Stanford-Forscher haben eine Batterie entwickelt, die die Technologien von Flussbatterien und von Lithium-Schwefel-Akkus zu einem leistungsfähigen und kostengünstigen Energiespeicher verbinden soll.

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Von
  • Ben Schwan

Der enorme Ausbau der Solarenergie in den vergangenen drei Jahren hat ein echtes Problem der Energiewende offenbart: Reichlich vorhandener Sonnenstrom müsste idealerweise für die Nachtstunden zwischengespeichert werden, doch mangels günstiger Akkus drängt er am Tag inzwischen Gaskraftwerke aus dem Netz. Fieberhaft arbeiten Forschungsgruppen in aller Welt an leistungsfähigen und zugleich billigen Batterien. Einen neuen Kandidaten präsentiert nun die Gruppe um den Materialwissenschaftler Yi Cui an der Stanford University, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe: Sie hat eine Konstruktion entwickelt, die die Technologien von Flussbatterien und von Lithium-Schwefel-Batterien kombiniert.

Laut Cui könnte der neue Akku-Typ das vom US-Energieministerium (DoE) ausgegebene Ziel von 100 Dollar pro Kilowattstunde gespeicherter Energie schaffen. Materialien und Verarbeitungskosten seien niedrig genug. Die Kosten heutiger kommerziell genutzter Batterie-Technologien liegen hingegen bei einigen hundert Dollar pro Kilowattstunde. Das DoE geht davon aus, dass unterhalb von 100 Dollar die Energieerzeuger bereit wären, Batterien im großen Stil einzusetzen.

Die neue Hybrid-Konstruktion der Cui-Gruppe nutzt zum einen das Konzept von Flussbatterien. Das sind gewöhnlich große Anlagen, in denen zwei flüssige Elektrolyten – etwa gelöste Vanadium-haltige Salze – in Swimmingpool-großen Tanks vorgehalten werden. Die Elektrolyten fließen dann durch zwei Kammern, die durch eine Membran voneinander getrennt sind. Lithium-Schwefel-Akkus wiederum arbeiten nur mit einem flüssigen Elektrolyten zwischen zwei festen Elektroden. Bisherige Prototypen zeigen eine hohe Speicherkapazität, lassen sich aber nicht allzu oft wieder aufladen. Denn während des Ladens und Entladens bilden sich mehr und mehr so genannte Lithium-Polysulfide, die sich in der Elektrolyt-Flüssigkeit lösen. Der Batterie gehen damit Ionen verloren, die Ladung an die Elektroden transportieren können.

Dieses Phänomen hat eine kommerzielle Nutzung bislang verhindert. In Flussbatterien könnte es jedoch gerade nützlich sein, so Cui. Denn die gelösten Lithium-Polysulfide könnten mehr Energie speichern als Vanadium-haltige Elektrolyten, die in vielen Flussbatterien verwendet werden. Dadurch ließe sich Material einsparen. Zudem sind Lithium und Schwefel billiger als Vanadium.

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(bsc)