Mithilfe von Mangan statt Vanadium als Aktivmaterial im Elektrolyten steigern Forschende der Uni Freiburg die Energiedichte von Redox-Flow-Batterien.

 

Redox-Flow-Batterien speichern elektrische Energie in gelösten chemischen Verbindungen. Durch die räumliche Trennung von Elektrolyt und der galvanischen Zelle sind Speichergröße und Leistung unabhängig voneinander und fast beliebig skalierbar. Sie gelten daher als besonders geeignet für stationäre Energiespeicher.

Ein Problem stellt bisher aber die relativ niedrige Energiedichte des Elektrolyten dar, der im mittleren zweistelligen Bereich von Wattstunden pro Liter (Wh/l) liegt. Zum Vergleich: Fortschrittliche Lithium-Ionen-Batterien erzielen bis zu 400 Wh/l. Einem Team um Prof. Ingo Krossing vom Institut für Anorga­nische und Analytische Chemie der Universität Freiburg ist nun aber ein großer Sprung gelungen. Die Forschenden tauschten das bisher als Aktivmaterial im Elektrolyten verwendete Element Vanadium gegen das gut und nachhaltig verfügbare Mangan aus.

Krossing und sein Team verfolgten dabei einen neuen Ansatz: Die Kopplung der Abscheidung von elementarem Mangan mit der Oxidation von Mangan in der Oxidationsstufe +II zu Mangan +III wurde bisher noch nicht verwendet, um elektrochemisch Energie zu speichern. Die neu entwickelte nicht-wässrige All-Mangan-Flow-Batterie erreiche damit eine Energiedichte von bis zu 74 Wh/l. Das sei etwa doppelt so hoch wie bei der bisherigen Standard-Redox-Flow-Batterie mit Vanadium, so die Uni Freiburg in einer Mitteilung. 

Es seien zwar noch weitere Optimierungen an der Batterie notwendig, sagt der Chemiker Ingo Krossing, „aber dieses System beschreibt einen völlig neuen und vielversprechenden Aufbau zur nachhaltigen stationären Energiespeicherung“.