Hochtemperatur-Batterie verspricht größeren Stromspeicher als Lithiumionen-Batterie

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Forschungszentrum Jülich GmbH

Das Vorhaben knüpft direkt an die umfangreichen Arbeiten des Forschungszentrums Jülich im Bereich Brennstoffzellen an. Eine Komponente, der sogenannte Festelektrolyt von planaren Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC), wird auch für die Batterie genutzt. Der Elektrolyt spielt eine Schlüsselrolle für den Sauerstofftransport und trennt in der Batterie die sauerstoffhaltige Luft auf der einen vom Metallpulver auf der anderen Seite. In der Brennstoffzelle befördert er den Sauerstoff zum Wasserstoff. In der Batterie transportiert er den Sauerstoff dagegen in beide Richtungen und regelt so die Oxidations- und Reduktionsvorgänge von Sauerstoff und anliegendem Metall.

Besondere Herausforderung: Herstellung geeigneter Speichermaterialien

“Die Werkstoffe und Mikrostrukturen müssen der Betriebstemperatur dauerhaft standhalten, die im Extremfall bei über 800 °C liegen kann, und die ständigen Oxidations- und Reduktionswechsel überstehen“, erklärt Projektkoordinator Dr. Norbert Menzler vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung. Feinkörnige Metallpulver neigen bei hohen Temperaturen zum Zusammensintern, wodurch sich die Oberfläche drastisch verkleinert und Lade- und Entladeströme rasch abnehmen.

„Durch Beimengen anderer Stoffe, beispielsweise von Keramiken, werden wir versuchen, dieses Zusammenbacken zu verhindern oder zu minimieren. Auch niedrigere Betriebstemperaturen von 550 bis 600 °C schwächen den Effekt ab“, so Menzler. Dafür werden deutlich leistungsfähigere Werkstoffe benötigt, die durch Forschungsarbeiten zur Herstellung von Nano- und Mikropulvern bis hin zu neuen Herstellungs- und Beschichtungsverfahren entwickelt werden sollen.

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