Solarspeicher-Alternative: Batterie aus Salz und Wasser

Strom aus Solar- und Windenergie im großen Stil zu speichern, ist einer der Hebel für den Erfolg der Energiewende. Vor allem, wenn die Batterie der Zukunft auch aus natürlichen Ressourcen besteht - wie Wasser und Salz zum Beispiel. An genau diesem Thema arbeiten daher Wissenschaftler aus der Schweiz am Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa. Mit einer speziellen Salzlösung ist es ihnen gelungen, die elektrochemische Stabilität von Wasser zu verdoppeln. Damit rückt auch eine wirtschaftliche Nutzung der Batterie entscheidend näher.

Der Forscher Ruben-Simon Kühnel arbeitet seit Jahren an einem Wasser-Elektrolyt für die neue Batterie. Die Vorteile: Wasser ist günstig im Preis, überall verfügbar und nicht brennbar. Zudem leitet es elektrisch geladene Ionen. Warum ist die Salzwasserbatterie also noch nicht flächendeckend im Einsatz? Das liegt an der zu geringen Spannung. Wasser hat nur eine Spannungsdifferenz von 1,23 Volt, wenn die Batterie auch chemisch stabil funktionieren soll.

Salzwasserbatterie - Ruben Simon Kühne forscht an Speicher-Alternative
Batterieforschung: Ruben Simon Kühnel forscht an sogenannten wässrigen Elektrolyten für künftige Lithium-Ionen-Zellen. @Materialforschungsinstitut Empa

Einsatz für E-Autos und Solarbatterien?

Die Wasser-Zelle verfügt somit über drei Mal weniger Spannung als eine herkömmliche Lithium-Ionen-Zelle mit 3,7 Volt. Deshalb findet man derzeit Lithiumzellen in E-Autos und bei den meisten Solarspeichern und Batterien. Die höhere Leistungsdichte spart neben Volumen und Gewicht auch Material und Bauteile. Und damit letzten Endes bares Geld. „Mittelfristig muss ein Preis von unter 200 Dollar pro Kilowattstunde erreicht werden, um gegen etablierte Systeme wettbewerbsfähig zu sein“, weiß auch Kühnel. Damit ist das Ziel klar gesteckt.

Die geringe Spannung ist für stationäre Stromspeicher nicht essentiell, weil das Gewicht nicht entscheidend ist und meist genügend Platz im Keller vorhanden ist – anders als im Auto. Kühnel und sein Kollege David Reber haben nun einen Weg entdeckt, wie das Problem zu lösen sein könnte: Der salzhaltige Elektrolyt muss zwar flüssig sein, aber zugleich so hoch konzentriert, dass darin kein überschüssiges Wasser enthalten ist.

Für ihre Versuche benutzten die beiden Forscher ein Spezialsalz aus Natrium. Genauer: Natrium-bis(fluorosulfonyl)imid. Dieses Salz löst sich sehr schnell in Wasser auf. Das verwendete Verhältnis besteht aus sieben Gramm Salz und einem Gramm Wasser. Die entstehende klare Salzlösung erreicht so bis zu 2,6 Volt und bleibt trotzdem elektrochemisch stabil. Die Entdeckung könnte der Schlüssel sein, um zeitnah preisgünstige und sichere Batteriezellen herzustellen. Günstig seien die Zellen gerade auch deshalb, weil sie ungefährlich seien und somit kein eigenes Batteriemanagement benötigen.

@Materialforschungsinstitut Empa

Salzwasser-Batterie: Mindestens 3.000 Ladezyklen

2,6 Volt. Diese Spannung ist das theoretische Maximum bei dem vom Empa erforschten Salz-Wasser-System. Um diesen Wert auch in der Praxis zu erreichen, müssen die Wissenschaftler allerdings noch einige Arbeit leisten. Eine Reihe von Lade- und Endladezyklen hat das System im Labor bereits erfolgreich überstanden. Bislang jedoch testeten die Forscher die Anoden und Kathoden ihrer Versuchsbatterie getrennt, zusammen mit herkömmlichen Standardelektroden. In einem nächsten Schritt sollen nun die beiden Halbzellen zu einer Batterie vereinigt werden. Dann sind weitere Ladetests vorgesehen. Mindestens 3.000 Mal sollte die Batterie be- und entladen werden können, um am Markt konkurrenzfähig zu sein.

Wann die Technologie marktreif sein wird, sei schwer abzuschätzen, meint Kühnel, da die Grundlagenforschung der Schweizer in ein marktfähiges Produkt übertragen werden müsse. Laborversuche sind das eine, eine leistungsfähige Batterie etwas anderes. Noch in diesem Jahr, hofft der Forscher, einen Prototyp zu konstruieren.

Es gibt bereits einige Anbieter von Salzwasserbatterien. Allerdings verfügen diese Strompuffer nur über die geringe Zellspannung von 1,23 Volt, während die Technologie immer mehr Interessenten findet. Denn Strom in Salzwasser zu speichern ist ökologisch, vor allem aber absolut sicher. Gerade in Schulen und Krankenhäusern wollen einige Verantwortliche ungern eine Lithiumbatterie sehen.

Vor einer möglichen Produkteinführung ist Grundlagenforschung nötig. @Materialforschungsinstitut Empa

Das könnte Sie auch interessieren

  • /content/eon-de-zwei/de/shop/warenkorb.html
  • Zum Warenkorb
  • Sie zahlen monatlich
  • Sie zahlen einmalig
  • Ihr Warenkorb ist leer. Fügen Sie jetzt Produkte hinzu!
  • Zum Shop
  • /content/eon-de-zwei/de/pk/smarthome/produkte.html
  • MSIE [1-9][^0-9]
  • Ihr Browser wird nicht voll unterstützt.
  • Sie benutzen eine Version Ihres Browsers, die nicht vom Portal „Mein E.ON“ unterstützt wird. Daher ist ein Login leider nicht möglich.

    Um das Portal nutzen zu können, führen Sie bitte ein Browser-Update durch oder benutzen Sie einen anderen Browser.

     

  • Schließen