{"id":127624,"date":"2026-10-23T12:46:21","date_gmt":"2026-10-23T10:46:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dbu.de\/promotionsstipendium\/20024-028\/"},"modified":"2026-10-23T12:46:21","modified_gmt":"2026-10-23T10:46:21","slug":"20024-028","status":"publish","type":"promotionsstipendium","link":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/promotionsstipendium\/20024-028\/","title":{"rendered":"Untersuchung von wasserbasierten Elektrolytkonzepten f\u00c3\u00bcr Zink-Ionen-Batterien als nachhaltige Speichertechnologie zur vollst\u00c3\u00a4ndigen Integration von erneuerbaren Energietr\u00c3\u00a4gern in das Stromnetz"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align:left;\"><strong>Zink-Manganoxid-Batterien mit wasserbasiertem Elektrolyten als Speichertechnologie f\u00c3\u00bcr die Energiewende<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align:justify;\">Lithium-Ionen-Batterien (LIB) dominieren den Markt f\u00c3\u00bcr station\u00c3\u00a4re station\u00c3\u00a4ren Batteriespeichersystemen, bergen aber insbesondere in Bezug auf Sicherheit sowie Umwelt- und Sozialvertr\u00c3\u00a4glichkeit 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\u00c3\u00a4hige Zink-Manganoxid-Batterie (ZMB) Technologie sticht hervor durch die Einfachheit des Systemaufbaus bei gleichzeitig hoher Sicherheit, weniger kritischen Batteriebestandteilen sowie der M\u00c3\u00b6glichkeit eines umwelt- und sozialvertr\u00c3\u00a4glichen 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\u00c3\u00a4t der Zinkhydroxidsulfat (ZHS) Ausf\u00c3\u00a4llung gelegt werden.<\/li>\n<li>Untersuchung und Eind\u00c3\u00a4mmung 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 \u00c3\u00bcber die Reaktionsmechanismen zu nutzen um die Technologie hinsichtlich ihrer Effizienz, Langzeitstabilit\u00c3\u00a4t, Energiedichte und Nachhaltigkeit zu verbessern. Begleitend zum Prototypen-Zellaufbau werden Recyclingkonzepte f\u00c3\u00bcr 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\u00e2\u20ac\u2018Reaktionsmechanismus. Dabei lag der spezielle Fokus auf der Rolle des pH\u00e2\u20ac\u2018Werts. In der Literaturrecherche hat sich ergeben, dass die bisherigen Messungen des pH-Werts stark fehlerbehaftet und ungenau waren. Deshalb wurde eine neue, anwendungsnahe operando\u00e2\u20ac\u2018pH\u00e2\u20ac\u2018Messtechnik mit Oberfl\u00c3\u00a4chen\u00e2\u20ac\u2018Sonden entwickelt. Diese Methode bietet gleich mehrere Vorteile. Der pH-Wert wird lokal direkt an der Elektrodenoberfl\u00c3\u00a4che gemessen, der pH wird an Anode und Kathode getrennt erfasst und das zur Messung notwendige Elektrolytvolumen ist stark reduziert. \u00c2\u00a0Damit kommt die neue Methode deutlich n\u00c3\u00a4her an den realen Betrieb einer Zelle und kann somit deutlich genauer die real stattfindenden pH-\u00c3\u201enderungen abbilden. Gleichzeitig wurde eine coin-cell-basierte M\u00c3\u00b6glichkeit zur operando Mikroskopie geschaffen, die eine visuelle Untersuchung der Reaktionsmechanismen erm\u00c3\u00b6glicht. Die neue Messmethode und die daraus gewonnen Erkenntnisse wurden im Rahmen einer geplanten Ver\u00c3\u00b6ffentlichung verarbeitet. Die gewonnen Erkenntnisse betreffen unter anderem zwei verschiedene Elektrolytkonzepte (Sulfat und Sulfat\/Acetat) sowie die kathodengetriebene pH-\u00c3\u201enderung und dadurch ausgel\u00c3\u00b6ste Zinkkorrosion.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Zink-Manganoxid-Batterien mit wasserbasiertem Elektrolyten als Speichertechnologie f\u00c3\u00bcr die Energiewende Lithium-Ionen-Batterien (LIB) dominieren den Markt f\u00c3\u00bcr station\u00c3\u00a4re station\u00c3\u00a4ren Batteriespeichersystemen, bergen aber insbesondere in Bezug auf Sicherheit sowie Umwelt- und Sozialvertr\u00c3\u00a4glichkeit 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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