FeEnergy

Eisen-Slurry-Luft-Akkumulator für die stationäre Energiespeicherung mit hoher Kapazität

Teilprojekt 1

Laufzeit: 01.02.2019 bis 31.01.2022

Fördersumme: 206.689,00 €

Projektvolumen: keine Angabe
 

ausführende Stelle:

Varta Microbattery GmbH
Daimlerstr.  1
73479 Ellwangen (Jagst)

zum Internetauftritt

Zuwendungsempfänger:

Varta Microbattery GmbH

zum Internetauftritt

Fördergeber: BMBF, Referat 523

Förderkennzeichen: 03XP0188A

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
KB2220 Li-Ionen-Batterien

Förderprofil: Technologie- und Innovationsförderung

Förderart: PDIR

Beschreibung

Es liegt keine Beschreibung des Teilprojektes vor.

Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.02.2019 bis 31.01.2022
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 1.827.258,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: keine Angabe

Teilprojekt 1:

Förderkennzeichen: 03XP0188A

Varta Microbattery GmbH
73479 Ellwangen (Jagst)

Teilprojekt 2: Elektrochemische Charakterisierung von Eisen-Slurry Elektroden und des Akkumulator-Gesamtsystems

Förderkennzeichen: 13XP0188B

Forschungszentrum Jülich GmbH - Institut für Energie- und Klimaforschung - Grundlagen der Elektrochemie (IEK-9)
52425 Jülich

Teilprojekt 3:

Förderkennzeichen: 03XP0188C

IBU-tec advanced materials AG
99425 Weimar

Teilprojekt 4:

Förderkennzeichen: 03XP0188D

H. C. Carbon GmbH
91126 Rednitzhembach

Teilprojekt 5:

Förderkennzeichen: 03XP0188E

Walter Lemmen GmbH
97892 Kreuzwertheim

Teilprojekt 6: Formulierung und Charakterisierung von Eisen-Slurrys

Förderkennzeichen: 03XP0188F

VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH
40237 Düsseldorf

Fördergeber: BMBF, Referat 523

Projektträger: PT-J
PT-VDI

Leistungsplansystematik:
KB2220 Li-Ionen-Batterien

Förderprofil: Technologie- und Innovationsförderung

Förderart: PDIR

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

Der zunehmende Ausbau der Wind- und Solarkraft führt zu starken Schwankungen bei der Energieeinspeisung in die Stromnetze. Pumpspeicherkraftwerke stehen als effiziente elektrische Energiespeicher zur Stabilisierung der Netze nur regional zur Verfügung. Andere elektrische Energiespeicher wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien oder Vanadium-Redox-Flow-Batterien sind vergleichsweise teuer oder verwenden giftige Substanzen. Eine aussichtsreiche Alternative für eine preisgünstige und umweltfreundliche elektrische Energiespeicherung stellen Eisen-Luft-Akkumulatoren dar. Gemäß Abschätzungen ist mit Installationskosten von weniger als 100 $/kWh zu rechnen, was sie für die stationäre Energiespeicherung interessant macht. Eine besondere Konfiguration von Metall-Luft-Batterien ist die Metall-Slurry-Luft-Zelle, in der die Batteriemasse als Suspension durch die Zelle geleitet wird. Mit dieser Bauart ist die elektrische Speicherkapazität ausschließlich durch das Reservoir für die Slurry-Elektrode begrenzt. Der neue Forschungsansatz besteht darin, Eisen-Luft-Akkumulatoren mit einer Eisen-Slurry-Elektrode auszustatten und auf diese Weise elektrische Energie mit hoher Speicherkapazität in Form einer Eisen/Eisenhydroxid/ Kohlenstoff/Kalilaugen-Suspension preisgünstig zu speichern. Mit der Bildung von Dendriten ist in einer alkalischen Eisen-Luft Zelle nicht zu rechnen, da die Redeposition des Eisens beim Laden wegen der geringe Löslichkeit von Eisen im alkalischen Medium nur zu geringen strukturellen Veränderungen der Elektrode führt. Als weitere Vorteile sind die gute Verfügbarkeit, der geringe Preis und das relativ geringe Gefährdungspotential der Ausgangstoffe zu nennen. Herausforderungen für effiziente technologische Lösungen sind die Realisierung von hinreichendem Kontakt der Eisen-/Eisenhydoxidpartikel zu der Ableitungselektrode sowie die Ladungsübertragung im Eisen-Slurry bei gleichzeitiger Begrenzung der Wasserstoffentwicklung.


Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Das Verbundvorhaben umfasst die folgenden Arbeitsschwerpunkte:
Erarbeitung von Herstellverfahren für die Erzeugung von speziellen Graphitdispersionen und Eisenoxiden als Ausgangstoffe für Eisen-Slurry-Elektroden. Dafür werden Eisenoxidpulver und Graphitsuspensionen hinsichtlich ihrer Eigenschaften variiert und für die Anwendung als Eisen-Slurry-Elektrode angepasst.
Erarbeitung von Verfahrensweisen und Formulierungen zur Erzeugung einer ausreichend leitfähigen und quasi reversiblen alkalischen Eisen-Slurry-Elektrode und deren chemisch-physikalische Charakterisierung (u.a. Leitfähigkeit und Viskosität des Eisen-Slurrys).
Grundlegende elektrochemische Charakterisierung der Eisen-Slurry-Elektroden und des Gesamtsystems mit verschiedenen elektrochemischen Methoden (u.a. CVs, CPS).
Design und Aufbau von zwei Eisen-Slurry-Luft-Durchflusszellen mit einer Zellfläche von 5 x 5 cm² und 10 x 10 cm².
Nachweis der grundlegenden Funktionsfähigkeit eines Eisen-Slurry-Luft-Akkumulators und Ermittlung der Leistungsdaten-


Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Das Thema stationäre Energiespeicherung gewinnt durch den schnellen Ausbau der erneuerbaren Energien zunehmend an Bedeutung. Schon heute werden allein in Deutschland pro Jahr mehrere Tausend Speichersysteme verkauft. Verschiedene Studien gehen davon aus, dass der Markt für stationäre Energiespeicherung im Jahr 2020 ein Volumen von 2,4 Mrd. € erreicht, wovon etwa 40 % auf Systeme mit Lithium-Ionen-Zellen entfallen. Vielen Vorteilen von heutigen Batteriespeichersystemen wie Modularität und Effizienz stehen nachteilig hohe Anschaffungskosten gegenüber, welche maßgeblich von den Zellpreisen beeinflusst sind. Aufgrund der guten Verfügbarkeit und des geringen Preises der Ausgangstoffe können Eisen-Slurry-Luft-Akkumulatoren einen wichtigen Beitrag zur künftigen stationären elektrischen Energiespeicherung leisten. Für den Eisen-Slurry lässt sich eine für die Anwendung interessante volumetrische Energiedichte von ca. 230 Wh/l abschätzen. Aufgrund der leichten Skalierbarkeit des Slurry-Akkumulators kommt neben einem dezentralen Einsatz im kWh-Bereich auch ein zentraler Einsatz im MWh-Bereich in Betracht. Darüber hinaus wird erwartet, dass das erarbeitete Wissen bezüglich der Herstellung von kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffen und Metalloxiden auf andere Batteriesysteme und Produkte übertragen werden kann.


Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Luft, Undefiniert

Anwendungsfelder

stationär, Undefiniert

Förderempfänger

Industrie, Forschungs- und Entwicklungseinrichtung

schwarze Schlagworte: charakterisieren das Teilprojekt
graue und schwarze Schlagworte: charakterisieren das komplette Verbundprojekt


Schlagworte zum Teilprojekt

Energiespeichertyp

Metall-Luft Eisen-Luft

Anwendungsfelder

stationär

Förderempfänger

Industrie Batteriehersteller

Industrie Zellhersteller

Teilprojektleiter

Herr Dr. Martin Krebs
Varta Microbattery GmbH
Daimlerstr.  1
73479 Ellwangen (Jagst)

Telefon: +49 7961 921-432
E-Mail: martin.krebs@varta-microbattery.com


Verbundprojektleiter

keine Angabe


Pressekontakt für Teilprojekt

Frau Sonja Peitl-Steinert
Varta Microbattery GmbH
Daimlerstr. 1
73479 Ellwangen (Jagst)
Telefon: +49 7961 921-526
Fax: +49 7961 921-73526
E-Mail: sonja.peitl-steinert@varta-microbattery.com
zum Internetauftritt


Pressekontakt für Verbundprojekt

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