Jahrelange Entwicklung, vielversprechende wiederaufladbare Metall-Luft-Batterien kommen auf den Markt

Nach jahrelanger Entwicklung eine neuartige Batterietechnologie aus dem Startup Fluidische Energie wird kommerzialisiert (siehe Wetten auf einen Durchbruch bei einer Metall-Luft-Batterie). Es handelt sich um eine wiederaufladbare Metall-Luft-Batterie, deren erste Anwendung Diesel- und Blei-Säure-Batterie-Backup-Systeme für Telekommunikationstürme und andere Unternehmen ersetzt, die eine ständige Stromversorgung benötigen. Das Unternehmen demonstriert seinen Kunden seit einem Jahr im Stillen seine Batterie. Im Interview mit MIT-Technologie-Überprüfung , Cody Friesen, Gründer und Chief Technology Officer von Fluidic Energy, hat erstmals Details zu seinem Produkt öffentlich zugänglich gemacht.

Zellenleistung: Die rechte Kiste enthält Batterien von Fluidic Energy, die diesen Telekommunikationsturm auch bei Stromausfällen am Laufen halten.

Metall-Luft-Batterien haben das Potenzial, mehr Energie zu speichern als Lithium-Ionen-Batterien, die heute in Elektrofahrzeugen und einigen Netzanwendungen eingesetzt werden. Aufgrund der verwendeten Materialien könnten Metall-Luft-Batterien auch günstiger sein als Blei-Säure-Batterien, die billigsten, weit verbreiteten Akkus.

Aber obwohl nicht wiederaufladbare Metall-Luft-Batterien seit langem kommerziell verwendet werden – sie werden beispielsweise oft in Hörgeräten verwendet – war es schwierig, sie wiederaufladbar zu machen. In einer Metall-Luft-Batterie reagiert ein Metall wie Zink (das im Fall von Fluidic Energy verwendet wird) mit Sauerstoff aus der Luft, um Strom zu erzeugen.

Um eine Metall-Luft-Batterie wiederholt aufzuladen, ist es notwendig, diesen Sauerstoff zu entfernen und wieder Zinkmetall zu bilden. Das zurückbleibende metallische Zink neigt jedoch dazu, poröse Strukturen zu bilden, die viel mehr Platz einnehmen als dichtes, festes Metall, was den potenziellen Größenvorteil von Metall-Luft-Batterien zunichte macht. Beim Aufladen kann das Zink auch wurzelartige Strukturen bilden, die Kurzschlüsse innerhalb der Batterie verursachen. Auch die Herstellung einer langlebigen Luftelektrode – dem Ort der Interaktion zwischen Batterie und Außenumgebung – ist eine Herausforderung. Die vorhandenen sind für Einwegbatterien in Ordnung, aber nicht für wiederaufladbare Batterien, die länger halten sollen.

Um das Problem zu lösen, dass Zink voluminöse, dendritische Strukturen erzeugt, verwendet Fluidic Energy chemische Zusätze, um sicherzustellen, dass Zink dichte, gleichmäßige Schichten bildet. Das Problem ist, dass diese Additive im Laufe der Zeit dazu neigen, zu verdampfen oder sich zu zersetzen. Fluidic Energy hat proprietäre ionische Flüssigkeiten entwickelt, die bei den Spannungen in der Batterie nicht verdampfen und sich nicht zersetzen und die vor allem kostengünstig sind. Die hohen Kosten ionischer Flüssigkeiten haben ihre Verwendung in Batterieanwendungen verhindert.

Friesen sagt, das Unternehmen habe auch Luftelektroden entwickelt, die fünf- bis siebenmal länger halten als andere auf dem Markt, obwohl er die spezifischen Fortschritte, die dies ermöglichten, geheim hält.

Die resultierenden Batterien sind billiger als der Kauf einer Kombination aus Blei-Säure-Batterien und Dieselmotoren, die normalerweise verwendet werden, um Telekommunikationsmasten bei Stromausfällen am Laufen zu halten. Und sie kosten im Betrieb deutlich weniger, da sie zumindest beim Netzanschluss der Telekommunikationsmasten Dieselkraftstoff überflüssig machen. (Die Batterien können auch in Off-Grid-Anwendungen verwendet werden, wo sie mit einer Stromquelle wie Sonnenkollektoren oder einem Dieselgenerator gekoppelt werden müssen.)

Während die Batterien eine gute Lösung für Telekommunikationsmasten zu sein scheinen, könnte es noch eine Weile dauern, bis die Batterien in Autos verwendet werden. Metall-Luft-Batterien sind eine faszinierende Technologie für Autos, da sie das Potenzial haben, drei- bis viermal so viel Strom wie Lithium-Ionen-Batterien zu speichern, was die Reichweite des Fahrzeugs erhöhen oder den Einsatz kleinerer, günstigerer Batteriepakete ermöglichen könnte. Daran sind wir noch lange nicht, sagt Friesen, obwohl die Technologie deutlich mehr Energie speichert als Blei-Säure-Batterien.

Auch großflächige Netzspeicher könnten eine Herausforderung sein. In der Vergangenheit war die Effizienz ein Problem bei Metall-Luft-Batterien, die fast die Hälfte der darin gespeicherten Energie verschwenden können. Friesen sagt, dass Fluidic das Problem angegangen ist, aber aus Wettbewerbsgründen würde er die spezifische Effizienz nicht nennen, außer dass unsere Effizienz weit über der eines Diesel- und Blei-Säure-Systems liegt.

Bei der Ausrichtung auf den Notstrommarkt wird Fluidic Energy einem harten Wettbewerber gegenüberstehen. GE hat kürzlich eine große Fabrik in Schenectady, New York, eröffnet, um Batterien zu bauen, die auch Dieselgeneratoren und Blei-Säure-Batterien ersetzen sollen (siehe GE’s Novel Battery to Bolster the Grid und Inside GE’s New Battery Factory ).

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