Verguss- und Dichtmassen für Redox-Flow-Batterien

Mehr Freiheitsgrade bei der Konstruktion von Batterie-Stacks (Bild: malp – stock.adobe.com)

22.01.2021 Verguss- und Dichtmassen für Redox-Flow-Batterien

Verguss- und Dichtmassen von Wevo halten den harten Rahmenbedingungen für den Einsatz dieser Batterien stand – das zeigt eine Testreihe  in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT).

Redox-Flow-Batterien sind aufwändig konstruierte Flüssigbatterien, in denen Elektrolyte, oftmals auf Basis von Vanadium, mittels Pumpen umgewälzt werden. Der Technologie wird ein großes Potenzial für die Speicherung regenerativer Energien aus Solar- und Windparks sowie für Auf-Dach-Anlagen zugesprochen. Eine Herausforderung ist bisher allerdings das Design der Batterie-Stacks, denn der Kontakt mit dem teils sehr aggressiven Elektrolyt beansprucht die Materialien stark.

Die steigende Nutzung erneuerbarer Energien hat zur Folge, dass immer mehr produzierter Strom – ob aus großen Wind- und Solarparks oder aus der privaten Solaranlage – dezentral zwischengespeichert werden muss. Da die hierfür häufig verwendeten Lithium-Ionen-Batterien unterschiedliche Nachteile aufweisen – u.a. hinsichtlich der Speicherung von Energie über längere Zeiträume oder auch durch die sinkende Kapazität bei geringen Temperaturen bzw. im Verlauf der Nutzung – wird nach alternativen Technologien gesucht. Bereits im Einsatz sind  Redox-Flow- oder Flüssigbatterien. Ihre Vorteile machen sich besonders im Bereich der großtechnischen Energiespeicherung von Windenergie- oder Solarparks bemerkbar: Zum einen können Leistung und Kapazität unabhängig skaliert werden. Außerdem ist die Technologie sicher, denn der enthaltene Elektrolyt kann weder in Brand geraten noch explodieren. Auch ein „Thermal Runaway“, also eine Überhitzung, ist ausgeschlossen. Des Weiteren haben die Batterien i.d.R. eine hohe Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren und können später leicht recycelt werden, denn Rückgewinnung und Wiederaufbereitung der enthaltenen Aktivsubstanzen sind gut möglich.

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ICT hat Wevo die Beständigkeit ausgewählter 2K-Reaktionsharze auf Basis von Polyurethan, Epoxid und Silikon in vanadiumhaltigem, schwefelsaurem Elektrolyt getestet. Dazu lagerte man die entsprechenden Prüfkörper für 135 Tage bei unterschiedlichen Oxidationsstufen ein, darunter auch die besonders aggressive Stufe V5+. Im Anschluss wurde die Beschaffenheit der Prüfkörper anhand der Veränderungen der Shorehärte, des Gewichts sowie der Oberfläche untersucht. Letzteres geschah mittels lichtmikroskopischer Aufnahmen. Darüber hinaus fand auch eine Begutachtung von Transparenz und Farbe der Elektrolyte statt. Das Ergebnis: Sowohl die Prüfkörper als auch die Elektrolyte zeigten keine signifikanten Veränderungen. Die getesteten Materialien können also als beständig im sehr aggressiven schwefelsauren Vanadium-Elektrolyt in den unterschiedlichen Oxidationsstufen betrachtet werden.

WEVOSIL 28001, WEVOPUR 9064 B/30 mit WEVONAT 507 und WEVOPOX 32703 mit WEVODUR 5009 können in Redox-Flow-Batterien unterschiedlich genutzt werden. Als Dicht- und Klebstoffe haben sie das Potenzial, die bisher verwendeten Kautschuk- und Silikon-Dichtungen abzulösen. Dies schafft mehr Freiheiten bei der Konstruktion der Batterie-Stacks. Darüber hinaus dichten sie die in der Batterie enthaltenen Bipolarplatten sicher und formschlüssig ab – und schützen so die Bauteile und Anschlussschienen vor Korrosion. Im Fall einer vollständigen Verkapselung des Batterie-Stacks ist die Technologie auch für Heimspeicheranwendungen eine sichere Option, da der Betreiber vor dem Einfluss des ätzenden Elektrolyts geschützt ist.