AiF-FV-Nummer 22755

Erhöhung der Leistungsdichte und Langzeitstabilität einer Zink-Polyiodid-Flussbatterie durch maßgeschneiderte Membranen und optimiertes Stackdesign

Status & Laufzeit

Laufend: 01.03.2023 bis 31.08.2025

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Ein entscheidender Faktor beim Ausbau erneuerbarer Energien im Rahmen der Energiewende ist die Kopplung mit geeigneten Speichertechnologien. Für die Anwendung als stationäre Speicher an regenerativen Erzeugungsanlagen erhalten Redoxflussbatterien zurzeit erhöhte Aufmerksamkeit. Insbesondere die Zink-Polyiodid-Flussbatterie stellt eine vielversprechende Batterietechnologie mit hoher volumetrischer Energiedichte dar. Zink und Iod sind ungiftig, günstig und unproblematisch zu beschaffen. Der Elektrolyt ist zudem wasserbasiert und kommt ohne starke Säure oder Base aus. Die größten Herausforderungen liegen in der Erhöhung der Leistungsdichte und der Zyklenstabilität der Batterie. In dem geplanten Vorhaben wird eine maßgeschneiderte Kompositmembran für Zink-Polyiodid-Flussbatterien entwickelt. Diese soll durch erhöhte Ionenselektivität die Diffusion von Triiodid-Ionen zur Zink-Elektrode verringern und damit die Zyklenstabilität erhöhen. Andererseits soll sie bei ausreichender mechanischer Stabilität dünn genug sein, um einen geringen elektrischen Widerstand und damit eine hohe Batterieleistung zu ermöglichen. Zum anderen soll ein verbessertes Zellstapeldesign zur Lösung beitragen. Mit Hilfe einer segmentierten Zelle soll die Stromdichteverteilung über die aktive Fläche experimentell ermittelt werden. Durch Verbesserung der Zellstapelarchitektur soll die Elektrolytströmung und damit die Stromdichteverteilung optimiert und somit die Leistungsfähigkeit der Batterie gesteigert werden. Darüber hinaus soll das Betriebsverhalten der Batterie in einem erweiterten Temperaturbereich von + 5 °C bis + 40 °C untersucht werden. Am Ende des Projekts soll eine in Bezug auf Leistungsdichte und Zyklenstabilität konkurrenzfähige Zink-Polyiodid-Flussbatterie, die auch unter realistischen Bedingungen Anwendung finden kann, zur Verfügung stehen. Davon können Unternehmen, insbesondere KMUs, die Batterien oder deren Komponenten wie Membranen, Elektroden und Gehäuse herstellen, profitieren.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.