Til hovedinnhold

Membranfrie saltsmeltebatterier

Membranfrie saltsmeltebatterier

Publisert 5. mai 2017

Prosjektets hovedmål er å utvikle en ny type membran-fritt saltsmeltebatteri for stasjonær energilagring. Materialene som skal undersøkes er i hovedsak tilgjengelige råvarer med lav miljøbelastning. En vellykket anvendelse av dette konseptet vil resultere i et batteri som er billigere å produsere, har høyere effekttetthet og høyere sikkerhet enn for eksempel dagens Natrium Svovel (NaS)-teknologi.

Membranfrie saltsmeltebatterier - SINTEF

Bruken av fornybar energi er sammen med energieffektivisering det viktigste virkemidlet som skal til for å løse dagens klimautfordringer samt sikre verdens energiforsyning. Sol og vind som energikilder er i sin natur uforutsigbare, og nye teknologier for stor-skala energilagring med henblikk på kraftbalanse og nettregulering vil være essensielle for at den fornybare energiinnsatsen i Europa skal nå et ønskelig nivå.

Såkalte "Liquid metal batteries" (LMB), eller saltsmeltebatterier som ofte brukes på norsk, har stort potensial for høy effekttetthet takket være at alle faser er i sin flytende form. LMB er ikke et nytt konsept for energilagring, men fikk verdensomspennende oppmerksomhet i 2009 da USAs energidepartement annonserte en massiv støtte til forskning på dette feltet til Professor Donald Sadoways gruppe ved Massachusetts Institute of Technology (MIT). Mye av forskningen på dette feltet har dreid seg om batterier uten diafragma eller membran bestående av metall/metall-legeringssystemer hvor ulempen er lav spenning. En annen type LMB er natrium-svovelbatteriet NaS som allerede anvendes til stasjonær energilagring. Et minus med denne teknologien er at den trenger en dyr og skjør membran med høy elektrisk motstand. Ved brudd i membranen kan man dessuten få kraftige kjemiske reaksjoner som i verste fall leder til brann.

I dette prosjektet introduserer vi et nytt batterikonsept som består av et membran-fritt natrium-sink- system. Batteriet består av tre flytende lag; natrium på toppen som den negative elektroden, en natriumklorid-basert elektrolytt i midten, og sink på bunnen som den positive elektroden. For å forhindre sinkionene fra å reagere med natrium, er et porøst diafragma eller en separator plassert mellom elektrodene. Det er ventet at ved å erstatte den dyre membranen som brukes i NaS med et billigere og varig diafragmamateriale vil ytelsen øke og kostnaden reduseres. Valget av ikke-blandbare elektrodematerialer og vår elektrolytt gir et sikkert batterisystem som utlades uten å ta fyr eller eksplodere skulle et mekanisk sammenbrudd inntreffe.

SINTEFs arbeid i prosjektet foregår til dels i nært samarbeid med NTNU og består i lab-skala utvikling av celledesign, testing av batteriets ytelse og materialer. Dette oppnår vi blant annet ved å utnytte vår brede erfaring med saltsmelte elektrokjemi og elektrolyseprosesser.
Samarbeidspartner: NTNU, Institutt for Materialteknologi.
Kontaktperson NTNU, Professor Geir Martin Haarberg.

Prosjektet er et forskningsprosjekt med støtte fra NFR 

Seniorforsker
+47 993 00 116

Prosjektvarighet

2014 - 2018