HomeNewsletterAboSpringer Automotive MediaMediadatenKontakt

Home > Aktuell > Nachrichten

Metallschaum für Batterien und Brennstoffzellen

Der offenporige, frei formbare und elektrisch leitende Metallschaum von Alantum Europe eröffnet laut Anbieter neue Möglichkeiten, um Batterien und Brennstoffzellen weiterzuentwickeln und zu optimieren. Ob für Nickel-Metallhydrid(NiMH)-Akkumulatoren, als Gasdiffusionslage in Metall-Luft-Batterien oder Brennstoffzellen, als Stromsammler in Superkondensatoren - der neuartige Werkstoff lasse sich optimal an die jeweilige Anwendung anpassen und ermögliche höhere Energiedichten beziehungsweise längere Reichweiten des Fahrzeugs.

Im Herstellungsprozess entstehen Nickel-Schaummatten mit offenporiger Struktur und hohlen Stegen. Die Porengröße ist mit 450, 580, 800 und 1200 µm genau definiert. Anschließendes Glühen hält den Werkstoff flexibel und frei formbar. Eingesetzt wird der elektrisch leitende Metallschaum in großen Mengen als Kathode in NiMH-Akkus, die beispielsweise in Elektro- und Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen. Bei dieser Anwendung bietet der Nickel-Metallschaum durchaus noch Optimierungspotenzial zur Steigerung der Energiedichte: und zwar durch eine Beschichtung mit Graphit oder anderen für die Energiespeicherung geeigneten pulverförmigen Materialien, die in einem speziellen Sinterprozess auf die offenporige Struktur aufgebracht werden.

Um bei Reichweite und Beschleunigung besser zu werden, läuft die Forschung in der Batterietechnik weltweit auf Hochtouren. Ein vielversprechender Ansatz sind Metall-Luft-Batterien. Deren Leistung soll sich mit dem porösen Werkstoff ebenfalls verbessern lassen. Als Gasdiffusionslage optimiert der Schaum die Anströmung der Metall-Elektrode, zum Beispiel Zink, mit Sauerstoff. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Energieproduktion und Leistungsabgabe.

Einen Beitrag zur Elektromobilität können auch Superkondensatoren leisten. Sie sind in der Lage, die beim Beschleunigen und Bremsen auftretenden Spannungsspitzen auszugleichen und damit die Lebensdauer von Batterien und Brennstoffzellen zu verlängern. Diese so genannten Supercaps können Energie schneller abgeben und aufnehmen als Batterien, allerdings verfügen sie nicht über eine so hohe Energiedichte. In dem Forschungsprojekt AETT diente der Metalllegierungsschaum als Stromsammler. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen Kohlenstoff auf eine Folie aufgebracht wird, wurde der Schaum mit Molybdän- und Vanadium-Nitrit als aktivem Material infiltriert. Diese Materialien hätten im Vergleich mit Kohlenstoff eine zwei- bis dreifach höhere Energiedichte. Durch die spezielle Struktur und große Oberfläche des Schaums gelang es, so viel aktives Material aufzubringen, dass auch eine Erhöhung der Energiedichte des Bauteils Supercap um den Faktor zwei bis drei möglich ist.

Mit Vorteilen könne der Metalllegierungsschaum auch beim Einsatz als Gasdiffusionslage in Brennstoffzellen aufwarten. Hier sei eine optimierte Gleichverteilung des Gases und die daraus resultierende höhere Leistungsdichte über die gesamte Membranfläche zu nennen. Darüber hinaus könne der Metallschaum an die Bipolarplatte angesintert werden, so dass eine direkte elektrische Verbindung entstehe. Ein weiteres Plus sei, dass der Metalllegierungsschaum der üblicherweise aggressiven Atmosphäre in Brennstoffzellen widersteht. Für den Einsatz als Gasdiffusionslage lässt sich der Werkstoff mit den gängigen Legierungen wie beispielsweise der Edelstahllegierung 316L und CroFer ebenso wie mit neuen, anwendungsoptimierten Metallpulvern beschichten.
Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte