Heutzutage sind Lithium-Ionen-Batterien die Standardwahl zur Speicherung von Energie in Geräten, vom Laptop bis zum Elektrofahrzeug. Die Kosten für diese Art von Batterien sind im letzten Jahrzehnt stark gesunken, es besteht jedoch ein wachsender Bedarf an noch günstigeren Optionen. Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen erzeugen nur zeitweise Energie, und um ein Stromnetz, das mit diesen erneuerbaren Quellen gespeist wird, rund um die Uhr am Laufen zu halten, müssen Netzbetreiber Möglichkeiten finden, diese Energie zu speichern, bis sie benötigt wird. Allein das US-Netz könnte bis 2050 zwischen 225 und 460 Gigawatt an langfristiger Energiespeicherkapazität benötigen.
Neue Batterien, wie die zinkbasierte Technologie, die Eos auf den Markt bringen will, könnten Strom stunden- oder sogar tagelang kostengünstig speichern. Diese und andere alternative Speichersysteme könnten der Schlüssel zum Aufbau einer gleichmäßigen Stromversorgung des Netzes und zur Verringerung der Klimaauswirkungen der Stromerzeugung auf der ganzen Welt sein.
In den Batterien von Eos besteht die Kathode nicht aus der bekannten Mischung aus Lithium und anderen Metallen. Stattdessen ist Zink der Hauptbestandteil, das das am vierthäufigsten produzierte Metall der Welt ist.
Zinkbasierte Batterien sind keine neue Erfindung – Forscher von Exxon patentierten in den 1970er Jahren Zink-Brom-Flow-Batterien –, aber Eos hat die Technologie im letzten Jahrzehnt weiterentwickelt und verändert.
Zinkhalogenidbatterien bieten gegenüber Lithium-Ionen-Batterien einige potenzielle Vorteile, sagt Francis Richey, Vizepräsident für Forschung und Entwicklung bei Eos. „Es ist eine grundlegend andere Art, eine Batterie zu entwerfen, von Grund auf“, sagt er.
Die Batterien von Eos verwenden einen wasserbasierten Elektrolyten (die Flüssigkeit, die die Ladung in einer Batterie bewegt) anstelle eines organischen Lösungsmittels, was sie stabiler macht und bedeutet, dass sie nicht Feuer fangen, sagt Richey. Die Batterien des Unternehmens sind außerdem auf eine längere Lebensdauer als Lithium-Ionen-Zellen ausgelegt – etwa 20 Jahre statt 10 bis 15 – und erfordern nicht so viele Sicherheitsmaßnahmen wie eine aktive Temperaturkontrolle.
Es gibt einige technische Herausforderungen, die zinkbasierte und andere alternative Batterien überwinden müssen, um ins Netz zu gelangen, sagt Kara Rodby, technische Leiterin bei Volta Energy Technologies, einer Risikokapitalgesellschaft mit Schwerpunkt auf Energiespeichertechnologie. Zinkbatterien haben einen relativ geringen Wirkungsgrad, was bedeutet, dass beim Laden und Entladen mehr Energie verloren geht als bei Lithium-Ionen-Zellen. Zinkhalogenid-Batterien können auch unerwünschten chemischen Reaktionen ausgesetzt sein, die bei Nichtbeachtung die Lebensdauer der Batterien verkürzen können.