Verbundprojekt: NiZiFlow2 - Entwicklung einer kostengünstigen Nickel-Zink-Doppelfluss-Batterie für den Einsatz als stationärer Stromspeicher; Teilprojekt: Leistungssteigerung von Nickel-Zink-Doppelfluss-Batterien durch Beschichtung von Zellkomponenten

Abstract

Gesamtziel des Projektes war die Entwicklung einer Nickel-Zink-Doppelfluss-Batterie (NiZnDFB). Dabei sollte nicht nur ein alkalischer Elektrolyt gepumpt werden, sondern eine, bereits in Zink-Luft-Batterien erfolgreich eingesetzte, Suspension aus Zink-Partikeln in wässriger KOH verwendet werden. Diese Suspensionen ermöglichen durch die Bildung eines Perkolationsnetzwerkes der Zink-Partikel eine große aktive Oberfläche und damit insbesondere beim Entladen hohe Leistungsdichten bis zu 350 mW/cm². Auch auf der Nickel-Seite sollte auf Basis der Erfahrungen mit der Zink-Suspension eine ähnliche Suspensions-Elektrode entwickelt werden. Somit sollten die hohen Energiedichten der NiZnB mit den Vorteilen einer Flussbatterie kombiniert werden. Die Entwicklungsarbeiten haben gezeigt, dass eine der größten Herausforderungen in der Kontaktierung der mobilen Nickelhydroxid-Partikel liegt. Anders als beim Zink-Slurry reicht die Leitfähigkeit der Nickelhydroxid Partikel nicht aus, um ein leitfähiges Netzwerk zu erlangen. Unter Verwendung von Hexacyanidoferrat als Redoxmediator wurde eine Doppelflussbatterie mit kleiner aktiver Fläche aufgebaut und erfolgreich in zwei Zyklen be- und entladen, bevor die Zinkelektrode verstopfte. Die grundsätzliche Funktion der Idee konnte damit nachgewiesen werden. The overall aim of the project was to develop a nickel-zinc double-flow battery (NiZnDFB). The aim was not only to pump an alkaline electrolyte, but also to use a suspension of zinc particles in aqueous KOH, which has already been successfully used in zinc-air batteries. By forming a percolation network of zinc particles, these suspensions enable a large active surface area and thus high power densities of up to 350 mW/cm², particularly during discharge. A similar suspension electrode should also be developed on the nickel side based on the experience with the zinc suspension. The aim was to combine the high energy densities of NiZnB with the advantages of a flow battery. The development work has shown that one of the greatest challenges lies in contacting the mobile nickel hydroxide particles. Unlike the zinc slurry, the conductivity of the nickel hydroxide particles is not sufficient to achieve a conductive network. Using hexacyanidoferrate as a redox mediator, a double-flow battery with a small active area was constructed and successfully charged and discharged in two cycles before the zinc electrode became clogged. The basic function of the idea was thus demonstrated.