Insbesondere bei hohen Leistungen und großen Kapazitäten bieten Redox-Flow-Batterien einen Vorteil: Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien lassen sie sich in der Größe skalieren. So können auch sehr große Zellen entstehen.
Vom Blatt Papier zur Bipolarplatte
Während die heute übliche Zellfläche eher der eines DIN-A3-Blattes entspricht, ist das langfristige Ziel, zwanzig- bis dreißigmal mal größere Zellen oder Stacks zu bauen.
„Die meisten der benötigten Komponenten einer Redoxzelle sind bereits ausreichend großskalig erhältlich oder lassen sich prinzipiell produzieren“, erklärt Prof. Christian Doetsch, Leiter des Bereichs Energie bei Fraunhofer Umsicht. „Den Flaschenhals stellen bisher die Bipolarplatten dar.“
Denn erst mit Bipolarplatten können aus Einzelzellen die notwendigen Stacks zusammengefügt werden, um diese anschließend zur Batterie zu konfigurieren. Weltweit wird mit hohem finanziellem Aufwand an diesem Problem geforscht.
Nun hat Fraunhofer Umsicht eine 3,2 Quadratmeter große Bipolarplatte geschaffen - eine einzigartige Größe für Redox-Flow-Batterien. Das dazu verwendete neuartige Bipolarplattenmaterial wird heute schon in kleinen Redox-Flow-Stacks des Fraunhofer-Start-ups Volterion eingesetzt und im Feld erprobt.
Kapazität für 1000 Haushalte
Die großflächige Bipolarplatte bietet eine Leistung pro Zelle, die etwa 5 kW (Peak) entspricht beziehungsweise als Stack mit 70 Zellen etwa 350 kW (Peak) ermöglicht.
Ein Redox-Flow-System mit drei solcher Stacks (1 MW, 10 MWh) kann bis zu 1000 Haushalte einen Tag mit Strom versorgen. Die Kapazität entspricht 2000 typischen PV-Lithium-Ionen-Batterien (à 5 kWh). Weitere Vorteile der neuen Bipolarplatte sind die geringe Mindestdicke (400-500 µm), die damit einhergehende gute Leitfähigkeit, ihre Flexibilität und die kosteneffiziente Rolle-zu-Rolle-Produktionsweise.
Das Ziel von Fraunhofer Umsicht ist, in Zukunft nicht nur eigene Großstacks mit dieser Bipolarplatte zu realisieren, sondern eine weltweite Vermarktung mit Partnern der Industrie.
