The Polar Structure Initiative Foundation ger anslag till batteriforskning på KTH

December 2021

Redoxflödesbatterier (RFB) är en lovande teknologi för stationär lagring av förnybar energi (t.ex. sol- och vindkraft) i medelstora och storskaliga stationära installationer. Genom att använda mangan istället för vanadin hoppas man kunna skapa RFB som är billigare och mer hållbara. Polar Structure Initiative foundation stöder forskningen genom att finansiera mätutrustning.

Redoxflödesbatteriers fördelar
Fördelen med tekniken är att energin lagras i flytande form i tankar utanför den elektrokemiska cellen och inte i de fasta elektrodmaterialen som i vanliga battericeller, vars livslängd vanligtvis begränsas av nedbrytning av elektrodmaterialen. Ett RFB kan däremot användas så länge de lagrade redoxlösningarna är stabila. Livslängder på över 20 år har rapporterats för RFB med vanadinelektrolyter (VRFB). I ett RFB är effekten, som begränsas av dimensionen av den elektrokemiska cellen, separerad från energin, som bestäms av tankarnas storlek och elektrolytens koncentration. Detta ger systemet utmärkt skalbarhet.

Systemet är hållbart eftersom elektrolyterna enkelt kan återaktiveras och återanvändas och cellens komponenter kan underhållas eller bytas utan att hela batteriet behöver kasseras. Även om verkningsgraden och energitätheten i allmänhet är betydligt lägre (aktuell prestanda för VRFB: 20 000 cykler, 25-35 Wh/L, 100 mW / cm2 och kostnad av 0,16 €/kWh) jämfört med litiumjonbatterier, är RFB mer ekonomiskt när det gäller energikostnader.

Redoxflödesbatteriers utmaningar
Flödesbatterier anses dock fortfarande vara för dyra. Ett VRFB kostar ca 400-800 $ / kWh, som i huvudsak utgörs av den dyra vanadinelektrolyten. Vanadin står endast för 0,015% av jordskorpan, vilket heller inte skulle räcka för den stationära lagringskapacitet som behövs.

En annan utmaning är temperaturtåligheten. De befintliga kommersiella lösningarna, inklusive litiumbatterier och VRFB, är inte lämpliga för temperaturer över 40°C utan kylsystem, vilket är en utmaning för solpanelsparker placerade i subtropiskt klimat.

Vad forskningen ämnar att besvara
Under de senaste decennierna har flera alternativa kemier till VRFB studerats. I detta forskningsprojekt vill man studera och vidareutveckla H2/Mn-konceptet. Mangan, som är 12: e vanligaste ämnet, är betydligt billigare och mindre giftigt än vanadin och kan användas som elektrolyt. Kostnaden för H2 / Mn-konceptet beräknas bara vara en tredjedel av en standard VRFB vid 1 MW / 8 MWh.

Arbetet kring H2/Mn sker i samarbete med uppfinnarna vid Imperial College London (Prof A. Kucernak) och deras start-up RFC Power. Projektet länkas även till det nordiska nätverket Nordic Flow Battery Network. Kopplat till projektet är även en referensgrupp med representanter från Vattenfall, Scandinavian Solar Parks och Energiforsk.