{"id":96133,"date":"2023-12-15T02:11:00","date_gmt":"2023-12-15T01:11:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=96133"},"modified":"2023-12-13T13:12:18","modified_gmt":"2023-12-13T12:12:18","slug":"wie-akkus-umweltfreundlicher-werden-und-knappe-rohstoffe-vermeiden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/wie-akkus-umweltfreundlicher-werden-und-knappe-rohstoffe-vermeiden\/","title":{"rendered":"Wie Akkus umweltfreundlicher werden und knappe Rohstoffe vermeiden"},"content":{"rendered":"\n
Der Markt f\u00fcr wiederaufladbare Batterien w\u00e4chst rasant. Derzeit wird er dominiert von Lithiumionen-Akkus. Die daf\u00fcr erforderlichen Rohstoffe wie Lithium oder Graphit sind jedoch begrenzt. <\/p>\n\n\n\n
Eine Alternative ohne diese knappen Ressourcen entwickelt nun das Zentrum f\u00fcr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-W\u00fcrttemberg (ZSW) in Ulm zusammen mit Partnern. In dem Projekt ORRCABATT stehen wiederaufladbare Zink-Mangandioxid-Batterien f\u00fcr station\u00e4re Anwendungen im Fokus. Der Vorteil dieser Batterietechnologie: Sie ben\u00f6tigt nur die Metalle Mangan und Zink. Die Metalle sind im Vergleich zu Lithium umweltfreundlicher und auch breit verf\u00fcgbar. In Zusammenarbeit mit Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Industriepartnern will das ZSW funktionsf\u00e4hige Batterieprototypen entwickeln und eine \u00dcbertragung vom Laborma\u00dfstab in eine Fertigung im industriellen Ma\u00dfstab erarbeiten. Anschlie\u00dfend ist die Erprobung in Feldtests geplant. Das Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) f\u00f6rdert das Vorhaben \u00fcber einen Zeitraum von drei Jahren mit einem Budget von 3,3 Millionen Euro.<\/p>\n\n\n\n
Zink-Mangandioxid-Batterien punkten neben den weltweit verf\u00fcgbaren Rohstoffen Zink und Mangandioxid (Braunstein) auch mit bereits etablierten Recyclingpfaden. Das hat deutlich geringere negative Umweltauswirkungen im Vergleich zu anderen Batterietypen zur Folge. Der wasserbasierte Elektrolyt in der Batterie garantiert zudem eine hohe Sicherheit. Und sie sind g\u00fcnstig: Die Materialkosten f\u00fcr solche Batterien liegen mit 15 bis 50 Euro pro Kilowattstunde um den Faktor zwei bis drei unter den vergleichbaren Werten bei Lithiumionen-Akkus.<\/p>\n\n\n\n
Von der Batterie zum Akku<\/h4>\n\n\n\n
Zink-Mangandioxid-Batterien sind als nicht-wiederaufladbare Zellen heute der globale Standard und k\u00f6nnen \u00fcberall gekauft werden. Als Akkus, also als wiederaufladbare Batterien, sind sie jedoch noch nicht erh\u00e4ltlich. Dies wollen die Projektpartner nun \u00e4ndern. Dieser neue Batterietyp k\u00f6nnte zuk\u00fcnftig eine kosteng\u00fcnstige und umweltfreundliche Speicherl\u00f6sung f\u00fcr erneuerbare Energien wie Solarenergie und Windenergie bieten.<\/p>\n\n\n\n
Mit spezifischen Energiedichten von bis zu 400 Wattstunden je Liter beziehungsweise 150 Wattstunden je Kilogramm speichern Zink-Mangandioxid-Akkus zwar weniger Energie als Lithiumionen-Akkus, dennoch kann man mit ihnen effizient und kosteng\u00fcnstig Strom speichern. Sie zeichnen sich auch durch ihre \u00e4u\u00dferst geringe Anf\u00e4lligkeit f\u00fcr thermische \u00dcberhitzung und ihre Nicht-Brennbarkeit aus, was sie besonders sicher f\u00fcr Anwendungen in geschlossenen R\u00e4umen macht.<\/p>\n\n\n\n
Das ORRCABATT-Projekt<\/h4>\n\n\n\n
ORRCABATT steht f\u00fcr \u201eOptimised design for rechargeable and recyclable alkaline MnO2<\/sub> batteries\u201c. Ein wesentlicher Meilenstein des Projekts ist die Entwicklung einer Prototypzelle, die eine Energiedichte von \u00fcber 100 Wattstunden pro Kilogramm f\u00fcr mehr als 150 Lade-\/Entladezyklen erreichen soll. Zus\u00e4tzlich ist die Erstellung eines Batteriedemonstrators mit einer Energiekapazit\u00e4t von \u00fcber einer Kilowattstunde geplant. Die Arbeiten der Projektpartner konzentrieren sich zudem darauf, die Leistung und Lebensdauer dieser Zink-Mangandioxid-Batterie kontinuierlich weiter zu verbessern. Das Ziel ist die Herstellung eines skalierbaren Batterieprototyps, der dann in eine industrielle Massenproduktion umgesetzt werden kann.<\/p>\n\n\n\n
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am ZSW konnten durch den Einsatz innovativer Membrantechnologie und weiterer Systemanpassungen bereits erste wiederaufladbare Zink-Mangandioxid-Batterien mit hohem Energieinhalt entwickeln. Diese ersten Prototypen zeichnen sich durch eine au\u00dfergew\u00f6hnliche Zyklenstabilit\u00e4t aus, also ein lange Lebensdauer. Die k\u00fcnftigen Forschungsschwerpunkte im Projekt umfassen die intensive Weiterentwicklung aller Komponenten dieser ersten Generation. Um ein tiefes Verst\u00e4ndnis der Einzelkomponenten zu entwickeln, erfolgt eine umfassende Charakterisierung der Batteriekomponenten auf physikalischer, chemischer und elektrochemischer Ebene.<\/p>\n\n\n\n
Auf der Grundlage von \u00d6kobilanzen werden im Projekt die besten Materialien identifiziert und hierf\u00fcr ma\u00dfgeschneiderte Recyclingwege entwickelt. Dieser ganzheitliche Ansatz erm\u00f6glicht von Anfang an eine umfassende Bewertung der Umweltvertr\u00e4glichkeit und ein ma\u00dfgeschneidertes Recycling in der Zukunft.<\/p>\n\n\n\n
Zu den Projektpartnern des Konsortiums geh\u00f6ren namhafte Institutionen und Unternehmen, darunter die TU Braunschweig mit dem Institut f\u00fcr Energie- und Systemverfahrenstechnik sowie dem Institut f\u00fcr Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, Bereich Nachhaltige Produktion & Life Cycle Engineering. Weitere Partner sind das Physikalisch-Chemische Institut der Justus-Liebig-Universit\u00e4t Gie\u00dfen, das Institute for Decentralized Electrification, Entrepeneurship and Education, VARTA Microbattery, VARTA Consumer Batteries sowie als assoziierte Partner die Fumatech BWT und die GRILLO-Werke.<\/p>\n\n\n