Erneuerbare Energien sind eines der zentralen Elemente beim Klimaschutz. Um die Energie von Sonne, Wind und anderen regenerativen Prozessen zu speichern, bedarf es ausgeklügelter Systeme. Die heutigen Lagermöglichkeiten sind immer noch zu teuer und kaum oder gar unmöglich zu recyceln. Wissenschaftler beschäftigen sich seit mehreren Jahren mit Flüssigmetallbatterien. In diesem Bereich ist nun ein Durchbruch gelungen. Eine Lithium-Blei-Batterie wurde so optimiert, dass die Energieeffizienz auf nahezu 100 Prozent und gleichzeitig die Energiedichte um 45 Prozent gesteigert werden konnte.
Norbert Weber vom Institut für Fluiddynamik am Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf hat gemeinsam mit einem Team vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) die neuartige Batterie entwickelt. Am MIT war zuvor eine Membran für Flüssigmetallbatterien entwickelt worden, die die Herstellung von Hochvoltzellen ermöglicht. Basierend auf dieser Innovation – der Membran zwischen den Metallelektroden – konnte nun die Effizienz dieser Batterien entscheidend verbessert werden. Die Batterien werden einer Arbeitstemperatur von mehr als 400 Grad Celsius ausgesetzt, so dass die Metalle in flüssiger Form vorliegen. Lithium, das sich oben in der Batterie befindet, wird durch eine geschmolzene Salzschicht von dem schweren Blei auf der Unterseite getrennt. Die Membran fungiert als eine Art zusätzliche, zweite Trennwand zwischen den Metallen Lithium und Blei und verstärkt so das geschmolzene Salz, indem unerwünschte chemische Prozesse verhindert werden, die die Batterie irreversibel beschädigen würden.
Neben der Membran gibt es weitere Faktoren, die die Vermischung des geschmolzenen Salzes beeinflussen. Je weniger es gemischt wird, desto geringer ist die Selbstentladung der Batterien. Dies wiederum führt zu einer höheren Effizienz. Weber und seine MIT-Kollegen konnten zeigen, dass unter verschiedenen Versuchsaufständen, in denen die Vermischung des geschmolzenen Salzes durch die Einführung von Bleioxid gehemmt wurde, die Batterieeffizienz deutlich stieg – von 92 auf fast 100 Prozent. Die hohe Stromdichte, das komplett flüssige Innere und die damit einhergehende Recyclingfreundlichkeit machen damit diese Batterien zu einer idealen stationären Energiespeicheroption, um die immensen Schwankungen in Solar- und Windkraft auszugleichen.
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