Ein deutsches Forscherteam hat ein neues Zellkonzept für Akkus ohne PFAS präsentiert. Durch vierfach dickere Elektroden stieg die Kapazität um bis zu 15 Prozent, während man komplett auf giftige Ewigkeits-Chemikalien verzichten konnte. Das spart Produktionskosten, verringert den Energiebedarf im laufenden Betrieb und eröffnet neue Chancen für den Mittelstand. Doch kann sich dieTechnologie auch in der Praxis durchsetzen?
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat zusammen mit Partnern ein neues Zellkonzept für Energiespeicher entwickelt. Dahinter steckt die Idee, die eigentliche Speicherschicht zu vervierfachen, anstatt mehrere dünne Schichten aufeinanderzustapeln. Das soll überflüssiges Gewicht einsparen und zusätzlichen Platz für weiteres Speichermaterial im Gehäuse freigeben.
In bisherigen Ansätzen bremsten sogenannte Stromableiter das mögliche Potenzial der Akkus. Diese verbauen Hersteller normalerweise im Wechsel mit der Elektrodenbeschichtung. Durch das neue System steigt die Dicke der Elektrodenbeschichtung von bisher 100 bis 200 Mikrometern auf bis zu 800 Mikrometer. Ein Großteil der Stromableiter fällt dadurch weg. Im Endergebnis soll die Kapazität um etwa zehn bis 15 Prozent bei gleichbleibendem Gesamtgewicht steigen.
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Akku ohne PFAS lässt sich auf verschiedene Technologien anwenden
Der Ansatz punktet nicht nur beim Gewicht, sondern auch bei der Chemie. Bei der Herstellung verzichtete das Team komplett auf PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen). Diese sind auch als Ewigkeits-Chemikalien bekannt. Die Forscher kamen zudem ohne giftige Lösungsmittel aus. Das Konzept funktioniert bei der klassischen Lithium-Ionen-Technologie ebenso wie bei Zink-Ionen- oder Natrium-Ionen-Akkus. Beim Projekt VORAN läuft die Forschung an Natrium-Speichern noch bis Juni 2027.
Die neue Vorgehensweise birgt einige Kostenersparnisse. Da die aufwendige Nassbeschichtung entfällt, können die Fertigungsmaschinen einfacher aufgebaut werden. Das reduziert nicht nur die Investitionskosten beim Anlagenbau, sondern auch den Energiebedarf im laufenden Betrieb.
Dadurch könnte eine Chance für den Mittelstand entstehen. Die niedrigeren Hürden sollen den Aufbau einer eigenen Zellfertigung in Deutschland finanziell machbar gestalten. Für Industriepartner wie Hechinger, bei denen die E-Mobilität bereits über 30 Prozent des Umsatzes ausmacht, eröffnet dies neue Perspektiven.
Puffer für die Energiewende mit offenem Praxistest
Für die Zukunft könnte das bedeuten, dass sich die Akkus als stationäre Großspeicher eignen könnten, um Stromschwankungen von Wind- und Solaranlagen in den Morgen- und Abendstunden abzufangen. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie dem Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg.
Doch noch ist der Erfolg nicht garantiert. Ob sich die Fertigung im großen Maßstab wirtschaftlich rechnet und dauerhaft verlässlich bleibt, müssen erst die nächsten Skalierungsschritte zeigen. Zudem liegt es an der Bundesrepublik, schnell eigene Produktionskapazitäten aufzubauen. Denn ansonsten droht eine weitere Abhängigkeit von ausländischen Anbietern.
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