Stationäre Energiespeicher

Gruppe

cerenergy® – Die Hochtemperaturbatterie für die stationäre Energiespeicherung

Thema

Präparation einer Ni/NaCl-Kathode.

Hochtemperaturbatterie-Teststand.

Assemblierung einer Hochtemperatur-Laborzelle mit 5 Ah Kapazität.

cerenergy® ist die Technologieplattform des Fraunhofer IKTS für Keramik-basierte Hochtemperaturbatterien. Die Idee basiert auf der »Neuentwicklung« von Na/NiCl2- und Na/S-Batterien unter der Maßgabe, Zellen und Systeme so kostengünstig wie möglich herzustellen. Dabei werden das Zell- und Systemdesign, die verwendeten Materialien sowie die Fertigungstechnologien gesamthaft betrachtet. Die Zielkosten sollen deutlich unter 100 €/kWh auf Zellebene liegen.

Diese Vorgabe wird durch eine hoch automatisierte Fertigungstechnologie bei der Herstellung des keramischen Elektrolyten und ein »schlankes« Zell- und Systemdesign erreicht. Die benötigten Rohstoffe sind kostengünstig und gut verfügbar. So wird die Speicherkapazität in Na/NiCl2-Batterien durch den Gehalt an NaCl-Kochsalz definiert. Weitere wesentliche Bestandteile sind ein keramischer Na‑Ionen leitender Elektrolyt aus einem dotierten Aluminiumoxid sowie Nickel und Eisen. Die Batterien sind frei von Seltenen Erden oder anderen strategischen Rohstoffen. Die Energiedichten von ca. 130 Wh/kg (auf Zellebene) sind im Vergleich zu Li-Ionen-Batterien durchaus wettbewerbsfähig. Lade- und Entladeraten von 0,25 bis maximal 1 C beschränken die Leistungsdichte, spielen allerdings bei der stationären Energiespeicherung eine eher untergeordnete Rolle. Die erhöhten Arbeitstemperaturen von 300 °C werden  durch eine gestützte Vakuumisolation verlustarm realisiert und im Betrieb vom Endverbraucher nicht wahrgenommen. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien können die cerenergy®-Batterien daher auch unter extremen Umgebungsbedingungen ohne Klimatisierung eingesetzt werden.

 

Vorteile

 

  • Verwendung verfügbarer und kostengünstiger Rohstoffe
  • Hohe Robustheit mit nachgewiesener Lebensdauer > 10 Jahre und 4500 Zyklen
  • Hoher Wirkungsgrad (> 90 %)
  • Thermisch umgebungsunabhängiger Betrieb
  • 100 % recyclingfähig
  • Sichere Technologie

 

Leistungsangebot

 

  • Entwicklung, Bau und Betrieb von Hochtemperatur Na/NiCl2- und Na/S-Laborzellen (Flach- und Rohrzellen)
  • CAD- und FEM-unterstütze Designstudien zu kommerziellen Hochtemperaturzellen und Bau von Prototypen
  • Hochtemperatur-Zelltests in vollautomatisierten Testständen bis 80 A
  • Entwicklung von Natrium-Metall-Halide-Kathoden für Hochtemperaturbatterien
  • Modul- und Systemauslegung für Hochtemperaturbatterien

 

Technische Ausstattung

 

  • Impedanzfähige Potentiostaten bis 80 A
  • Vollautomatisierte Teststände für Hochtemperaturbatterien bis 80 A
  • Misch- und Granulier-Aggregate zur Entwicklung und Herstellung Metall-Halide Kathoden
  • Verschiedene Voll- und Halbzellen zur Kathoden und Elektrolytcharakterisierung