Akkus ohne Explosions- und und Brandgefahr, mit hoher Kapazität und ohne knappe oder umweltschädliche Rohstoffe: Nicht weniger versprechen Zink-Ionen-Akkus. Die sind allerdings noch lange nicht marktreif. Doch es gibt Bewegung.
Der amerikanische Batteriehersteller Urban Electric Power hat eine Kooperation mit dem Solarparkbetreiber Pine Gate Renewables bekannt gegeben. Wie das Unternehmen mitteilte, wird es in den nächsten fünf Jahren Zink-Alkali-Akkus mit einer Kapazität von 4550 MWh liefern.
Mit der Kooperation wollen die beiden Unternehmen die US Energiespeicherprojekte von Pine Gate ausbauen. Pine Gate betreibt landesweit derzeit Solaranlagen mit einer Leistung von mehr als 1 GW. Kapazitäten von mehr als 16 GB befinden sich in Entwicklung.
Alkalische Zink-Mangandioxid-Batterie
Urban Electric Power produziert Batterien in einer Fabrik in Pearl River, New York. Produkte für Privat- und Gewerbekunden werden über die Marke Ohm, Produkte für Infrastrukturprojekte mit Versorgern als Kunden über die Marke Zeus verkauft.
Es handelt sich bei den Batteriespeichern um wiederaufladbare alkalische Zink-Mangandioxid-Batterien, die bereits seit 2012 durch Forscher des City College of New York entwickelt werden. Diese Variante gilt als besonders gut geeignet für Installationen in dicht bebauten Gebieten, da es nicht zu Überhitzung kommt – ein nach wie vor nicht gänzlich gelöstes Problem von Lithium-Ionen Akkus. Die Technologie basiert auf der klassischen AA-Batterie – macht diese aber wiederaufladbar.
Die alkalische Zink-Mangandioxid-Batterie gilt zudem als umweltfreundlicher und unkritischer, da bestimmte Bestandteile wie Blei, Weissmetalle oder Kobalt nicht enthalten sind.
Bewährt hat sich die Batterie bereits – etwa im San Diego Supercomputer Center und in verschiedenen gewerblichen und industriellen Standorten. Die Batterie kommt unter anderem zur Bereitstellung von Notstrom zum Einsatz.
Zink Akkus: Wie ist der Entwicklungsstand?
An Akkus auf Zinkbasis arbeiten Forscher und Unternehmen weltweit. Ein Zink Akku besteht aus einer Anode aus metallischem Zink und einer Katode aus Mangandioxid sowie einer alkalischen Lösung. Was auf den ersten Blick einfach klingt, ist in der Praxis noch recht weit von einer allgemeinen Marktreife entfernt.
Ein Problem von Zink-Ionen-Akkus ist die eingeschränkte Lebensdauer. Die Zink Anode neigt bei Kontakt mit der Elektrolytlösung zu Korrosion. Dadurch verringert sich die Masse an aktivem Zink im Akku – und damit auch die Kapazität und Energiedichte. Außerdem bilden sich durch elektrochemische Prozesse Zinkkristalle, die das aktive Zink zusätzlich reduzieren und sogar einen Kurzschluss auslösen und den Akku zerstören können.
Forscher weltweit arbeiten an Lösungen für das Problem. Forschern aus Washington gelang es, die Bildung von Zinnkristallen zu verringern. Dazu wurden spezielle Schutzschichten auf der Zink Anode aufgetragen.
Chinesischen Wissenschaftlern gelang ein ähnliches Resultat durch spezielle Elektrolyte aus Zinksalz und Alkohol. Ein damit entwickelter chinesische Prototyp absolvierte bereits 4000 Ladezyklen.
Die Entwicklung bei Zink Akkus erinnert ein wenig an die Entwicklung von Lithium-Ionen Akkus – auch diese gewannen im Zeitverlauf durch Forschung und Entwicklung immer weiter an Robustheit, Lebensdauer, Sicherheit und natürlich Kapazität.
Zinkpreis langfristig im Auswärtstrend
Sollte dies bei Zink Akkus ebenfalls gelingen, könnte das Metall erheblich an Bedeutung gewinnen – für die Elektrifizierung des Fahrzeugverkehrs, aber auch in vielen anderen Bereichen.
Davon könnte langfristig auch der Zinkpreis profitieren. Aktuell notiert eine Tonne Zink am Markt bei 3.775 USD. Das ist deutlich weniger als vor einigen Wochen. Mitte April hatte der Preis die Allzeithochmarke von 4500 USD erreicht.
Langfristig befindet sich der Markt jedoch noch in einem übergeordneten Aufwärtstrend. Dieser setzte Anfang 2020 bei Kursen unterhalb von 2000 USD pro Tonne ein. Damit ist Zink jedoch deutlich günstiger als Lithium.