Flüssigmetallbatterie: Neues Design bringt Wirkungsgrad auf fast 100%

Für die Energiewende werden unbedingt auch noch Spei­cher­tech­no­lo­gi­en benötigt. Eine Verbesserung des Konzepts der Flüs­sig­me­tall-Bat­te­ri­en könnte hier einen entscheidenden Fort­schritt brin­gen - denn ihr Wirkungsgrad steigt dicht an die 100-Prozent-Marke. In der Planung der kommenden Energie-Infrastruktur spielt der Verlust von Energie bei der Zwischenspeicherung eine wichtige Rolle. Denn der Wirkungsgrad der Batterien entscheidet darüber, in welchen Dimensionen die Erzeuger und auch die Speicher überdimensioniert werden müssen. Ergebnisse, die dicht an die hundert Prozent herankommen, sind hier natürlich geradezu optimal. Theoretisch könnte man dann grundsätzlich alles erst einmal über große Speicher laufen lassen, die kontinuierlich das Netz versorgen und je nach Bedarf und Möglichkeiten von der anderen Seite wieder gefüllt werden können.

Der neue Speichertyp wurde von Forschern des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt. Im Labor haben sie eine Lithium-Blei-Flüssigmetallbatterie so optimiert, dass sie nicht nur beim Stromwirkungsgrad auf fast 100 Prozent kommt, sondern auch die Energiedichte gegenüber früheren Varianten um 45 Prozent erhöht wurde.

Membran hilft weiter

Die besondere Neuerung ist eine Membran, die zwischen die Schichten des flüssigen Metalls eingezogen wird. Denn die Batterie beruht auf der Spannung, die zwischen den beiden Metallschichten aufgebaut wird. Aufgrund der hohen Temperatur von über 400 Grad, bei der das Speichersystem arbeitet, kommt es hier aber normalerweise relativ schnell zur Vermischung der Schichten, was eine Selbstentladung bedeutet. Die Membran unterstützt hier nun die Salzschicht zwischen dem Lithium und dem Blei, wodurch der Vermischungseffekt massiv reduziert wird.

Die Forscher wollen in den nächsten Schritten versuchen, ähnliche Leistungen auch mit anderen Metallen hinzubekommen. Denn Lithium ist ohnehin stark nachgefragt und daher nicht gerade im Überfluss vorhanden, Blei ist schlicht zu giftig. Man hofft daher, mit Natrium und Zink auf ähnliche Ergebnisse zu kommen.

Die so entstehenden Stromspeicher wären nicht nur effektiv, sondern auch sehr leicht zu recyceln - da die in flüssiger Form vorliegenden Metall-Bestandteile ja recht einfach voneinander getrennt werden können. Außerdem trennen sich die Materialien beim Aufladen recht sauber, so dass die Lebensdauer sehr lang ist. Insbesondere Natrium und Zink wären zudem relativ günstig und in großer Menge zu bekommen, so dass sich problemlos sehr große Speichersysteme aufbauen ließen, bei denen die Kosten nicht komplett aus dem Ruder laufen.

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