Zink-Luft-Batterien: Neue Energiespeicher

Damit Solar- und Windkraftenergie einen wachsenden Anteil an der Energieversorgung übernehmen können, ohne dass es zu Engpässen kommt, sind effiziente Speichermedien von zentraler Bedeutung.

Gefordert sind Batterien, die große Energiemengen zwischenspeichern und bei Bedarf flexibel abgeben können. Ein Forschungs- und Entwicklungsvorhaben auf diesem Gebiet ist jetzt am Lehrstuhl für Werkstoffverarbeitung der Universität Bayreuth gestartet und wird von der Bayerischen Forschungsstiftung mit rund 650.000 Euro gefördert. Auf die Forschungsarbeiten an der Universität Bayreuth entfallen dabei rund 250.000 Euro. Weitere Partner sind das Fraunhofer-Institut für Silikatforschung (ISC) in Würzburg sowie zwei Industrieunternehmen.Bisher kommen Zink-Luft-Batterien nur als mobile und nicht wiederaufladbare Minispeicher in Hörgeräten zum Einsatz. Im Rahmen des neuen Vorhabens sollen sie weiterentwickelt werden zu stationären und wiederaufladbaren Großspeichern. Gegenüber Lithium-Ionen-Batterien könnten Zink-Luft-Batterien wesentliche Vorteile bieten – vorausgesetzt, dass es gelingt, einige materialwissenschaftliche und technische Probleme zu lösen. In einer Zink-Luft-Batterie wird Energie durch chemische Reaktionen von metallischem Zink einerseits und Luftsauerstoff andererseits freigesetzt. Wenn es gelingt, nach dem gleichen Bauprinzip leistungsstarke Großspeicher zu entwickeln, könnten daraus im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien deutliche Kostenvorteile bei industriellen Anwendungen resultieren. Eine zentrale Herausforderung ist jedoch die Frage, wie eine benutzerfreundliche und kostengünstige Wiederaufladbarkeit gewährleistet werden kann. Denn bei der Reaktion des Zinkmetalls mit Luftsauerstoff entsteht Zinkoxid. Dieses Zinkoxid muss bei der Wiederaufladung einer Zink-Luft-Batterie reduziert und wieder in metallisches Zink umgewandelt werden. Bisher ist dieser Prozess häufig mit kristallförmigen Ablagerungen verbunden, was zu Kurzschlüssen führt. Eine besondere Aufgabe liegt deshalb darin, die Reduktion des Zinkoxids so zu gestalten, dass die Funktionstüchtigkeit der Batterien dadurch nicht beeinträchtigt wird.

Erstellt am 14.02.2013