Batterien aus dem Drucker
Bereits heute wird über ein Drittel des Stromes in Deutschland durch regenerative Energiequellen erzeugt – mit steigender Tendenz. Um trotz der tages- und jahreszeitlich stark schwankenden Höhe der Stromerzeugung eine verlässliche Stromversorgung zu garantieren, spielen leistungsstarke Stromspeicher eine Schlüsselrolle. Das BMBF-Projekt PrintEnergy erforscht neue Batterien mit hoher Speicherkapazität, die sich mit kostengünstigen Druckverfahren herstellen lassen.
Nach dem Fahrplan der Bundesregierung soll der Anteil von Wind, Sonne, Wasser und Biomasse an der Stromversorgung in Deutschland auf 40 bis 45 Prozent im Jahr 2025 ausgebaut werden. Der zunehmende Einsatz regenerativer Energiequellen stellt unser Stromnetz vor große Herausforderungen. Was tun, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht? Lösungsbeiträge können hier leistungsfähige Batterien mit Kapazitäten im Bereich zwischen 5 und 1000 kWh bieten. Sie können als Stromspeicher für Haushalte und Wohnblocks im Niederspannungsnetz oder an Solar- bzw. Windkraftwerken eingesetzt werden. Bisher werden in diesen Bereichen hauptsächlich Bleibatterien eingesetzt, die allerdings teuer, nicht skalierbar und unflexibel in der Handhabung sind.
Ziele des Projektes
Im Rahmen des Projektes PrintEnergy sollen preisgünstige und wieder aufladbare Batterien mit hoher Energiedichte auf Basis des Systems Zink/Luft entwickelt werden. Bisher werden Zink/Luft-Batterien als Einwegprodukt in Hörgeräten eingesetzt. Es gibt allerdings seit Jahrzehnten Bemühungen, dieses System wieder aufladbar zu gestalten. Voraussetzung für die Wiederaufladbarkeit sind die Vermeidung von Volumenänderungen beim Laden und Entladen sowie die Vermeidung von Wasser-Elektrolyse, Austrocknung und Kohlenstoffeinlagerung durch Kohlendioxid aus der Luft. Für eine kostengünstige Produktion steht jedoch noch keine geeignete Technologie zur Verfügung.
Hier setzt das Projektkonsortium von PrintEnergy an: Neue Materialien für Zink- und Sauerstoffelektroden werden erforscht, um eine geeignete Formulierung der neuen Materialien für die Prozessierung mittels Drucktechnologie zu finden. Das Druckverfahren soll eine kostengünstige Zellenproduktion durch Rolle-zu-Rolle-Verfahren ermöglichen. So gefertigte Zellenbahnen können dann als Rolle in ein zylindrisches Gehäuse eingebaut oder geschnitten und gestapelt bzw. gefaltet werden. Ziel ist es, auf diese Weise flexible, bedarfsgerecht skalierbare, kostengünstig produzierbare und wiederaufladbare Zink/Luft-Batterien zu realisieren. Gelingt dies, können die neuen Batterien einen entscheidenden Beitrag für die effiziente Stromspeicherung in der Zukunft leisten.
