ZiLsicher - Zink-Luft-Akkumulator als sicherer elektrochemischer Speicher für emissionsarme und explosionsgeschützte Industriebereiche

Die Nachfrage nach Elementen für elektrochemische Speichertechnologien, wie Lithium und Vanadium, wird in Zukunft steigen, sodass ein Umdenken bei den eingesetzten Rohstoffen notwendig ist. Auf der Suche nach einer kostengünstigen und umweltfreundlichen Batterietechnologie bietet die Zink-Luft-Batterie eine vielversprechende Alternative. Dabei ist die Anwendung als Primärbatterie in Form von Knopfzellen bereits in Hörgeräten weltweit etabliert. Das Konzept eines wiederaufladbaren Zink-Luft-Akkumulators basiert auf einem mit Kaliumhydroxidlösung durchströmtem System, das eine poröse Zinkelektrode und eine bifunktionale Gasdiffusionselektrode (GDE) enthält. Die Anzahl der Lade- und Entladezyklen wird dabei maßgeblich durch die Degradation der Elektroden beeinflusst. Hierbei findet während des Ladevorgangs häufig eine Dendritenbildung an der Zinkelektrode statt, die unter anderem durch das Pulsladeverfahren vermieden werden kann. Eine weitere Herausforderung stellt die Stabilität der bifunktionalen GDE dar, da vor allem bei der Sauerstoffentwicklung ein Aktivitätsverlust durch den Austrag des Katalysators aus der Elektrodenmatrix hervorgerufen wird.

Im Rahmen des Projektes wurden geeignete Materialien für die Batteriekomponenten untersucht und in Hinblick auf deren Langzeitstabilität bewertet. Dabei wurde die Bewertung auf Grundlage von Versuchen in Halb- und Vollzellen durchgeführt. Weiterhin wurden optimale Betriebsbedingungen herausgearbeitet, um die Entwicklung und Fertigung eines 100 W Demonstrators zu ermöglichen.

Weitere Informationen: ZiLsicher: langes Leben durch Struktur