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𝐌𝐢𝐭 𝐔𝐧𝐭𝐞𝐫𝐬𝐭ü𝐭𝐳𝐮𝐧𝐠 𝐝𝐞𝐬 𝐅𝐫𝐚𝐮𝐧𝐡𝐨𝐟𝐞𝐫 𝐈𝐙𝐌 𝐞𝐧𝐭𝐰𝐢𝐜𝐤𝐞𝐥𝐭𝐞 𝐝𝐚𝐬 𝐒𝐭𝐚𝐫𝐭-𝐔𝐩 𝐙𝐧𝟐𝐇𝟐 𝐞𝐢𝐧𝐞 𝐧𝐞𝐮𝐚𝐫𝐭𝐢𝐠𝐞, 𝐤𝐨𝐬𝐭𝐞𝐧𝐠ü𝐧𝐬𝐭𝐢𝐠𝐞 𝐌𝐞𝐭𝐡𝐨𝐝𝐞 𝐳𝐮𝐫 𝐇𝐞𝐫𝐬𝐭𝐞𝐥𝐥𝐮𝐧𝐠 𝐯𝐨𝐧 𝐍𝐢𝐜𝐤𝐞𝐥-𝐙𝐢𝐧𝐤-𝐀𝐤𝐤𝐮𝐦𝐮𝐥𝐚𝐭𝐨𝐫𝐞𝐧. 𝐃𝐢𝐞𝐬𝐞𝐫 𝐁𝐚𝐭𝐭𝐞𝐫𝐢𝐞𝐭𝐲𝐩 𝐤𝐚𝐧𝐧 𝐯𝐨𝐫 𝐚𝐥𝐥𝐞𝐦 𝐝𝐚 𝐳𝐮𝐦 𝐄𝐢𝐧𝐬𝐚𝐭𝐳 𝐤𝐨𝐦𝐦𝐞𝐧, 𝐰𝐨 𝐢𝐧 𝐤𝐮𝐫𝐳𝐞𝐫 𝐙𝐞𝐢𝐭 𝐯𝐢𝐞𝐥 𝐒𝐭𝐫𝐨𝐦 𝐠𝐞𝐛𝐫𝐚𝐮𝐜𝐡𝐭 𝐰𝐢𝐫𝐝. 𝐃𝐞𝐫 𝐚𝐧𝐯𝐢𝐬𝐢𝐞𝐫𝐭𝐞 𝐌𝐚𝐫𝐤𝐭: 𝐊𝐈-𝐃𝐚𝐭𝐚𝐜𝐞𝐧𝐭𝐞𝐫.
Durch den breiten Einsatz von künstlicher Intelligenz entstehen aktuell immer größere Datacenter. Bei der Planung von Rechenzentren muss immer auch berücksichtigt werden, was passiert, wenn der Strom ausfällt. Zwischen dem Ausfall der regulären Stromversorgung und der Übernahme durch die Notstromgeneratoren überbrückt eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) die Zeit. Ist die USV jedoch nicht ausreichend dimensioniert oder versagen Komponenten, können zentrale Dienste, Sicherheitseinrichtungen und Backup-Funktionen ausfallen und wichtige Daten verloren gehen.
Die USV wird dabei mit Batterien realisiert – und zwar mit solchen, die in kürzester Zeit die notwendige Energie bereitstellen, um die Zeit zu überbrücken, bis die reguläre Notstromversorgung anläuft. Aktuell kommen für Puffer-Systeme zumeist Lithium-Ionen-Akkumulatoren zum Einsatz. Diese sind aber nicht optimal für eine solche Aufgabe: Sie sind schwer, teuer und können eine Brandgefahr darstellen.
Mit einer neuen Generation von Nickel-Zink-Akkus (NiZn) will das Start-Up Zn2H2 Inc. gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM eine Alternative zu Lithium-Akkus schaffen, die kleiner, leichter, sicherer und günstiger ist.
𝐆𝐞𝐦𝐞𝐢𝐧𝐬𝐚𝐦𝐞𝐬 𝐊𝐧𝐨𝐰𝐡𝐨𝐰 𝐯𝐨𝐧 𝐒𝐭𝐚𝐫𝐭𝐮𝐩 𝐮𝐧𝐝 𝐅𝐨𝐫𝐬𝐜𝐡𝐮𝐧𝐠
Die Wirkungsweise von NiZn-Zellen ist bereits seit über 100 Jahren bekannt. Bisher standen ein aufwendiger Herstellungsprozess und die geringe Anzahl von Aufladezyklen einer weiteren Verbreitung im Markt im Weg.
Das Fraunhofer IZM verfügt über zwei Jahrzehnte Erfahrung mit Zinkbatterien. Zn2H2 ist in der Start-A-Factory, dem Entwicklungslabor für Start-Ups am Fraunhofer IZM, ansässig. Dort konnten sie auch auf die Erfahrung des Instituts zurückgreifen, um ihre Vision einer Zink-Wasserstoff-Zelle umzusetzen. Zusätzlich hat Zn2H2 ein kostengünstiges Direktbeschichtungsverfahren für Nickelhydroxid (Ni(OH)₂) Elektroden entwickelt, das die Herstellung von Nickel-Zink (Ni-Zn) Batterien mit extrem hoher Leistung ermöglicht. Üblicherweise dient bei der Herstellung von dieser Batterieart als Gegenelektrode zur Zinkelektrode am Minuspol eine dicke, gesinterte Schicht aus Nickelhydroxid am Pluspol. Bei der neuartigen Herstellungsmethode von Zn2H2 wird das Nickel am Pluspol als direkte Abscheidung auf eine dünne Stahlfolie aufgebracht. Dadurch können großflächige Elektroden hergestellt und – wie bei zylindrischen Lithium-Ionenbatterien – aufgewickelt werden. In Kombination mit dem wässrigen Elektrolyten, der eine sehr hohe Leitfähigkeit besitzt, kann die Batterie schneller entladen, aber auch zuverlässiger wieder aufgeladen werden.
𝐓𝐞𝐬𝐭𝐬 𝐝𝐞𝐫 𝐁𝐚𝐭𝐭𝐞𝐫𝐢𝐞 𝐚𝐦 𝐅𝐫𝐚𝐮𝐧𝐡𝐨𝐟𝐞𝐫 𝐈𝐙𝐌
Aufgrund der langjährigen Erfahrung der Forschenden am Fraunhofer IZM mit Batterien auf Zink-Basis und der dadurch vorhandenen Testinfrastruktur konnten die Elektroden und NiZn-Batterien in den Laboren des Instituts im Auftrag von Zn2H2 ausführlich geprüft werden. Der Test am Fraunhofer IZM über 20.000 Ladezyklen zeigte eine hohe Entladerate von mehreren 100 C und eine Leistung von über 10.000 W/kg.
Die Vorteile der NiZn-Akkus liegen damit für die Projektbeteiligten auf der Hand: Mit Entladezeiten von einigen zehn Sekunden bis zu etwa fünf Minuten eignen sich diese NiZn-Batterien besonders für den Einsatz in Hyperscale-Rechenzentren – oder überall da, wo viel Energie über einen kurzen Zeitraum benötigt wird. Sie punkten mit einer Energiedichte von 40 bis 50 Wh/kg bei hoher und bis 170 Wh/kg bei kleinerer Leistung. Im Vergleich zu den aktuell verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus kommen das insgesamt niedrigere Gewicht, günstigere Herstellungskosten und eine bessere Verfügbarkeit der Rohstoffe zum Tragen. Als eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist deshalb der Einbau in Kraftfahrzeuge zum Starten von Verbrennungsmotoren bei niedrigen Temperaturen denkbar.
An der Zusammenarbeit zwischen dem Start-up Zn2H2 und dem Fraunhofer IZM zeigt sich der Mehrwert dieser Partnerschaft: Frische Ideen treffen auf langjährige Erfahrung – so entstehen Innovationen schneller und erreichen zügiger die Marktreife.
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Die Znh2H2 Inc. setzt auf innovative Lösungen, um grüne Energie zu speichern. Die von ihr zum Patent angemeldete Zink-Wasserstoff-Batterie kann nicht nur als Langzeitspeicher von Energie, sondern auch zur Wasserstoffproduktion genutzt werden. Das Start-up ist seit 2022 zu Gast in der Start-a-Factory (SaF) und arbeitet sehr eng mit Dr. Robert Hahn und seinem Team zusammen.
Dr. Robert Hahn l Telefon +49 30 46403-611 l robert.hahn@izm.fraunhofer.de l
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM I Gustav-Meyer-Allee 25 I 13355 Berlin l www.izm.fraunhofer.de l
https://www.izm.fraunhofer.de/de/news_events/tech_news/nickel-zink-akkus-sichern...
Entladezeiten von einigen zehn Sekunden bis zu etwa fünf Minuten: NiZn-Batterien eignen sich besonde ...
Copyright: Fraunhofer IZM/Volker Mai
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
Chemie, Elektrotechnik
überregional
Forschungs- / Wissenstransfer, Kooperationen
Deutsch
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