Zink-Brom-Batterie erreicht 10.000 Zyklen mit neuartiger Elektrode

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

Die theoretische Potentialdifferenz liegt bei 1,83 Volt. Das Elektrolyt auf Wasserbasis sorgt dafür, dass die Konstruktion nicht brennbar ist. Außerdem ermöglicht der einfache Aufbau der Zellen und die Verwendung gut verfügbarer Materialien niedrige Produktionskosten.

Der Haken: Der extrem niedrige pH-Wert an der Zinkelektrode macht das System anfällig. Wasserstoff kann entweichen, was schlussendlich zur Zerstörung des Separators führt. Schuld ist sich bildendes Zinkhydroxid, welches die Poren verschließt.

So wird die Haltbarkeit eines solchen Akkumulators stark limitiert, da er sich nach kurzer Zeit selbst entlädt. Bisher war es nicht gelungen, die porösen Graphitelektroden, die extrem säurebeständig sind, durch ein geeignetes Material zu ersetzen.

Erreicht wurde dies nun am Gwangju Institute of Science and Technology, Südkorea. Ein mit Stickstoff aufgeladener, mesoporöser und mit Carbon überzogener Graphitfilz (kurz: NMC/GF) zeigt völlig neue Eigenschaften.

Neu ist zudem der Herstellungsprozess durch Erhitzen und Abkühlen unter einer Argon-Atmosphäre. Dazu liegt die Porengrößen in niedrigen Nanometerbereich. So wird ein Austausch mit der Umwelt verhindert, was gleichzeitig die zerstörerischen chemischen Prozesse im Inneren blockiert.

Das Ergebnis ist eine Zink-Bromid-Zelle, deren Leistung nach 10.000 Zyklen auf 96 Prozent gesunken ist. Die Energieeffizienz, also der Unterschied zwischen Lade- und Entladeenergie, sinkt parallel von 80 auf weiterhin solide 76 Prozent.

Nimmt man die typische Beanspruchung eines solchen Akkus von einem Zyklen am Tag, ergäbe sich eine Haltbarkeit von etwa 27 Jahren. Keine schlechte Bilanz für einen bisher unzuverlässigen Batterietyp.