{"id":127624,"date":"2026-03-11T10:46:05","date_gmt":"2026-03-11T09:46:05","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dbu.de\/promotionsstipendium\/20024-028\/"},"modified":"2026-03-11T10:46:06","modified_gmt":"2026-03-11T09:46:06","slug":"20024-028","status":"publish","type":"promotionsstipendium","link":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/promotionsstipendium\/20024-028\/","title":{"rendered":"Untersuchung von wasserbasierten Elektrolytkonzepten f\u00fcr Zink-Ionen-Batterien als nachhaltige Speichertechnologie zur vollst\u00e4ndigen Integration von erneuerbaren Energietr\u00e4gern in das Stromnetz"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align:left;\"><strong>Zink-Manganoxid-Batterien mit wasserbasiertem Elektrolyten als Speichertechnologie f\u00fcr die Energiewende<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align:justify;\">Lithium-Ionen-Batterien (LIB) dominieren den Markt f\u00fcr station\u00e4re station\u00e4ren Batteriespeichersystemen, bergen aber insbesondere in Bezug auf Sicherheit sowie Umwelt- und Sozialvertr\u00e4glichkeit bei der Rohstoffgewinnung und in der Produktion eine Vielzahl an Risiken. Alternative Batteriesysteme, wie die wasserbasierten Zink-Ionen-Batterien (ZIB), weisen hier deutliche Vorteile auf. Die leistungsf\u00e4hige Zink-Manganoxid-Batterie (ZMB) Technologie sticht hervor durch die Einfachheit des Systemaufbaus bei gleichzeitig hoher Sicherheit, weniger kritischen Batteriebestandteilen sowie der M\u00f6glichkeit eines umwelt- und sozialvertr\u00e4glichen Rohstoffabbaus.<\/p>\n<p style=\"text-align:justify;\">Aus der Literatur und vorangegangenen Arbeiten am Fraunhofer ISE leiten sich die zwei wesentlichen Forschungsthemen ab, welche eine industrielle Nutzung der ZIB-Technologie zurzeit verhindern und welche die wesentlichen Kernpunkte dieser Forschungsarbeit darstellen:<\/p>\n<ul>\n<li>Evaluation des kathodenseitigen Reaktionsmechanismus: Besonderer Fokus soll hierbei auf Alterungserscheinungen wie den Aktivmaterialverlust sowie die Reversibilit\u00e4t der Zinkhydroxidsulfat (ZHS) Ausf\u00e4llung gelegt werden.<\/li>\n<li>Untersuchung und Eind\u00e4mmung der Zinkkorrosion und Wasserstoffevolution an der Anode: Untersuchung von Konzepten von verschiedenen Elektrolytadditiven und Elektrodenbeschichtungen sowie -strukturierungen auf deren Wirksamkeit untersucht werden.<\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align:justify;\">Ziel des Forschungsvorhabens ist es die, die gewonnen Kenntnisse \u00fcber die Reaktionsmechanismen zu nutzen um die Technologie hinsichtlich ihrer Effizienz, Langzeitstabilit\u00e4t, Energiedichte und Nachhaltigkeit zu verbessern. Begleitend zum Prototypen-Zellaufbau werden Recyclingkonzepte f\u00fcr das Modul und seine einzelnen Bestandteile erarbeitet und validiert.<\/p>\n<p style=\"text-align:justify;\">Update 11\/2025:<\/p>\n<p style=\"text-align:justify;\">Der Schwerpunkt des vergangenen Forschungsjahres lag auf dem Kathoden\u2011Reaktionsmechanismus. Dabei lag der spezielle Fokus auf der Rolle des pH\u2011Werts. In der Literaturrecherche hat sich ergeben, dass die bisherigen Messungen des pH-Werts stark fehlerbehaftet und ungenau waren. Deshalb wurde eine neue, anwendungsnahe operando\u2011pH\u2011Messtechnik mit Oberfl\u00e4chen\u2011Sonden entwickelt. Diese Methode bietet gleich mehrere Vorteile. Der pH-Wert wird lokal direkt an der Elektrodenoberfl\u00e4che gemessen, der pH wird an Anode und Kathode getrennt erfasst und das zur Messung notwendige Elektrolytvolumen ist stark reduziert. \u00a0Damit kommt die neue Methode deutlich n\u00e4her an den realen Betrieb einer Zelle und kann somit deutlich genauer die real stattfindenden pH-\u00c4nderungen abbilden. Gleichzeitig wurde eine coin-cell-basierte M\u00f6glichkeit zur operando Mikroskopie geschaffen, die eine visuelle Untersuchung der Reaktionsmechanismen erm\u00f6glicht. Die neue Messmethode und die daraus gewonnen Erkenntnisse wurden im Rahmen einer geplanten Ver\u00f6ffentlichung verarbeitet. Die gewonnen Erkenntnisse betreffen unter anderem zwei verschiedene Elektrolytkonzepte (Sulfat und Sulfat\/Acetat) sowie die kathodengetriebene pH-\u00c4nderung und dadurch ausgel\u00f6ste Zinkkorrosion.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Zink-Manganoxid-Batterien mit wasserbasiertem Elektrolyten als Speichertechnologie f\u00fcr die Energiewende Lithium-Ionen-Batterien (LIB) dominieren den Markt f\u00fcr station\u00e4re station\u00e4ren Batteriespeichersystemen, bergen aber insbesondere in Bezug auf Sicherheit sowie Umwelt- und Sozialvertr\u00e4glichkeit bei der Rohstoffgewinnung und in der Produktion eine Vielzahl an Risiken. Alternative Batteriesysteme, wie die wasserbasierten Zink-Ionen-Batterien (ZIB), weisen hier deutliche Vorteile auf. 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