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Die neue Natrium-Aluminium-Batterie von Forschern des Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) besticht nicht durch Leistung oder andere vordergründig positive Eigenschaften, sondern durch die Rohstoffe, aus denen sie hergestellt wird.
Beide Metalle sind auf der Erde im Überfluss vorhanden, anders als Lithium und Kobalt, die für die heute gängigsten Stromspeicher benötigt werden. Das macht sie zum Preisrenner für die Speicherung von überschüssigem Strom aus Wind- und Solarkraftwerken.
Festkörperelektrolyt an Bord
Die Anode der innovativen Batterie besteht aus Aluminiumwolle und flüssigem Salz, die Kathode aus metallischem Natrium. Dazwischen befindet sich ein Festkörperelektrolyt, der Natrium-Ionen passieren lässt, aber verhindert, dass die beiden Elektroden miteinander in Kontakt kommen und einen Kurzschluss verursachen.
„Wir haben gezeigt, dass dieses neue Flüssigsalz-Batterie-Design viel schnelleres Laden und Entladen ermöglicht als Schwefel-Natrium-Hochtemperaturbatterien. Zudem arbeiten sie bei einer deutlich niedrigeren Temperatur und die Energiespeicherkapazität bleibt über viele Lade- und Entladezyklen erhalten“, so PNNL-Materialwissenschaftler Guosheng Li. Nach 345 Zyklen lag sie noch bei 82,8 Prozent.
Megatrend saubere Energie
Imre Gyuk, Direktor des Office of Electricity, Energy Storage Program des US-Energieministeriums, das diese Forschung unterstützt hat, bemerkt: „Diese Batterietechnologie, die mit kostengünstigen, im Inland verfügbaren Materialien hergestellt wird, bringt uns den Zielen unserer Nation für saubere Energie einen Schritt näher.“
Obwohl sich die Batterie im Frühstadium befindet und derzeit nur knopfzellengroß ist, spekulieren die Forscher, dass eine Energiedichte von bis zu 100 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) erreichbar ist, wenn sie „ausgewachsen“ ist. Die von Lithium-Ionen-Batterien, die in der kommerziellen Elektronik und in E-Fahrzeugen eingesetzt werden, liegt bei 170 bis 250 Wh/kg. So ist die neue Batterie nur für den stationären Betrieb geeignet.
„Unser Hauptziel für diese Technologie ist es, eine kostengünstige, tägliche Verlagerung von Solarenergie in das Stromnetz über einen Zeitraum von zehn bis 24 Stunden zu ermöglichen“, sagt PNNL-Batterietechnologieexperte Vince Sprenkle. Die meisten aktuellen Batterietechnologien, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien, eigneten sich gut für die kurzfristige Energiespeicherung. Um den Strombedarf mehr als zehn Stunden lang zu decken, bedürfe es der Entwicklung neuer, kostengünstiger, sicherer und langlebiger Batteriekonzepte.
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