Entwicklung und Demonstration von Natrium-Schwefel-Batteriesystemen
Laufzeit: Juli 2016 - Juni 2018
Erneuerbare Energien wie Wind und Photovoltaik unterliegen natürlichen Schwankungen. Um diese auszugleichen, werden beispielsweise Hochtemperatur-Natrium-Schwefel-Batterien als stationäre Energiespeicher eingesetzt. Reaktionskinetisch bedingt können dabei jedoch nur 25 Prozent der theoretischen Kapazität ausgenutzt werden. Zudem besitzt das Hochtemperatur-System durch den Einsatz von flüssigem Natrium erhebliche Sicherheitsrisiken.
Dresdner Forschungsinstitute arbeiten in einem Förderprojekt an neuen Batterie-Komponenten und Fertigungsverfahren für einen Raumtemperatur-Na-S-Batteriedemonstrator. So werden Entwicklungsaufgaben von der Material-Aufbereitung, der Elektrodenherstellung bis zum Aufbau von Zellstapeln adressiert. Das Konsortium verfolgt im Verbundprojekt NaSBattSy (SAB-Nr.: 100234957) das Ziel, einen stationären elektrochemischen Energiespeicher auf Basis der Natrium-Schwefel-Zelltechnologie zu entwickeln, der sehr preiswert herstellbar ist und bei Raumtemperatur arbeitet.
Dies erfordert einen innovativen, elektrochemischen Schritt, mit dem das Anodenmaterial (eine Natrium-Kohlenstoff-Verbindung NaxC) generiert wird. Eine speziell angepasste Elektrolytrezeptur soll unerwünschte Nebenreaktionen (Polysulfid-Shuttle) effizient unterbinden und Schutzschichten auf Anodenseite bilden. Anodenseitig werden nicht graphitisierbare Kohlenstoffe verwendet, die mit einer adaptierten Elektrolytrezeptur präsodiiert und gleichzeitig mit einer sulfidischen Schutzschicht versehen werden.
Durch die Zusammenarbeit der Verbundpartner wurden die elektrochemischen und fertigungstechnischen Grundlagen eines neuen elektrischen Speichersystems für stationäre Anwendungen geschaffen. Erstmalig konnte eine über 1000 Zyklen stabile Na-S-Zelle bei Raumtemperatur demonstriert werden. Dieses Ergebnis ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu kostengünstigen Energiespeichern auf Basis verfügbarer Rohstoffe. Die zyklische Lebensdauer kann durch die Adaption der Elektrolytrezeptur perspektivisch weiter erhöht werden.
