Speicherinitiative – Bericht Phase1

Nickel-Metallhydrid-Batterien TRL8
Die Technologie der Nickel-Metallhydrid-Batterien
(NiMH) wurde frühzeitig in Hybridfahrzeugen
eingesetzt. Sie wurde jedoch aufgrund ungünstiger
Selbstentladung (bis zu 25% pro Monat), Energiedichte
(55 bis 80 Wh/kg), Kosten (über 700 €/kWh)
und anderer Kenndaten mittlerweile von Lithium-
Ionen-Batterien abgelöst. Derzeit existiert keine
aktive Forschung zur NiMH-Batterie in Österreich.
Sie diente in der Speicherinitiative vor allem als
Referenztechnologie.
Lithium-Ionen-4V-Batterien TRL8-9
Status Quo
Bei der etablierten Li-Ionen-4V-Technologie
(Li-Ionen-4V) sind die Zellen (meist Mangan-Spinellbasierte
Systeme) ausgereift. Eine einheitliche
Zellchemie ist derzeit nicht vorhanden (viele
Komponenten-Kombinationen möglich), auch auf
Systemebene (Pack + Leistungselektronik) ist keine
Einheitlichkeit gegeben. Die Li-Ionen-4V-Batterien
werden in Elektrofahrzeugen, zur Netzstabilisierung
im Regelenergiemarkt und bei Inselanlagen
Handlungsempfehlungen
• Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur
Erhöhung der Leistungs- und Energiedichte
für mobile Anwendungen, der Schnelllade-/
Entladefähigkeit, der Brandsicherheit, der
Recyclingrate
• Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur
Optimierung von Materialien (Reduktion
toxikologisch gefährlicher Stoffe wie z.B.
Cobalt), Zellkomponenten, Zelldesign,
Thermomanagement in Fahrzeugen und
Kostensenkung
• Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur
produktionsoptimierten Entwicklung von Zellen
und Batterie-Packs mit verbesserten Verbindungstechnologien
(Kontaktierungen, Schweißungen,
Klebstoffe), austauschfreundliche
Batterie-Integration (Tausch wegen Alterungserscheinungen,
Second Life)
• Forschungs- und Entwicklungsprojekte
zu Diagnostik und zum Selbstmonitoring
von Zellen und des gesamten Batteriemanagements
Die Lithium-Ionen-4V-Technologie wird bereits breit eingesetzt.
(Foto: Samsung SDI Battery Systems GmbH)
eingesetzt. Sie können in ein bis drei Stunden geladen
werden, eine Schnellladung ist in 30 Minuten
– bei „super fast charge“ sogar in 15 Minuten –
möglich. Die Kosten sinken seit Jahren und liegen
derzeit für reine Elektrofahrzeuge bei rund 300 bis
350 €/kWh, für Plug-in-Hybrid Fahrzeuge bei rund
700 €/kWh. In Europa gibt es keine signifikanten
Produktionslinien für die Zellproduktion, die
Qualität der in China produzierten Zellen hat in den
letzten Jahren stark zugenommen. Aus Rohstoffsicht
sind einzig die weltweit in drei politisch
instabilen Ländern (Bolivien, Chile, Afghanistan)
konzentrierten Lithium-Vorkommen ein Thema.
In Österreich kommt Lithium in der Koralpe vor.
Redox-Flow-Batterie TRL8-9
Status Quo
Die Redox-Flow-Batterie ist ein elektrochemischer
Speicher, der Strom mit Hilfe einer Flüssigkeit
(Elektrolyt) speichert. Um eine höhere Arbeitsspannung
zu erreichen, werden mehrere elektrochemische
Zellen zu Stacks zusammengefasst.
Die Entwicklung von Redox-Flow-Batterien ist weit
fortgeschritten, einige Unternehmen haben weltweit
mehr als 100 Batterie-Systeme installiert.
Die Technologie weist derzeit einen Marktanteil von
ca. 10% auf. Die häufigste Variante ist die sogenannte
Vanadium-Redox-Flow-Batterie.
Redox-Flow-Batterien werden vor allem für mehrstündige
bis langfristige Anwendungen eingesetzt,
z.B. um Schwankungen erneuerbarer Energie-
Anlagen abzufedern, aber auch in Micro-Grids und
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Abschlussbericht der Speicherinitiative – Startphase – Detailbericht