Akkus, Brennstoffzellen und Redox Flow Zellen - elektrochemische Energiespeicher

[reko]

Regenerative Energien und mobile elektische Antriebe brauchen Energiespeicher. Der Bedarf an elektrochemischen Energiespeichern wächst gewaltig und die technologische Entwicklung verläuft rasant. Zur Zeit ist der 1980 von John Goodenough et. al. entdeckte und 1991 von Sony in Konsumelektronik kommerzialisierte Lithium Ionen Akku dominierend. (Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator). Für zukünftige Anwendungen sind mehrere Verbesserungen notwendig (sicherer, billiger, höhere Energiedichte). Daran wird gerade gearbeitet. Im aktuellen chinesischen 5 Jahresplan und in den Planungen mehrerer Firmen ist ein Akku für unter 100$/ kWh geplant . Weltweite Preisentwicklung für Lithium-Ionen-Batterien von 2013 bis 2020 (in Euro/kWh). Der zukunftige Akku soll sicherer und schneller zu laden sein. Es sollten möglichst wenig kritische Materialien wie z.B. Kobalt benötigt werden. Im Labor gibt es dafür einige Lösungen, die jetzt kommerzialisiert werden müssen.

The Lithium Ion Battery and the EV Market: The Science Behind What You Can’t See (pdf, 132 Seiten)

Zitat

Part I – The Increasing Electric Vehicle (EV) Market. 10
Part II – The Science Behind the Numbers. 47
Part III – A (Very) Deep Dive on Cathode Chemistry. 60 
Part IV – Reducing Range Anxiety and Enhancing the Consumer Experience. 85
Part V – The Supply and Demand of Key Raw Materials. 105 

 

Battleground 1: OEMs Race to get EVs on the Road. 30 
Battleground 2: Race to Improve Battery Chemistry. 53 
Battleground 3: Race to Reduce Range Anxiety. 102
Battleground 4: Race to Secure Key Raw Materials. 122

 

Die grössten Akkuzellenhersteller sind.  

CATL, CN (300750.SZ gerade an die Börse gegangen),

BYD, CN (BYD , 8.25% owned by Berkshire Hathaway), 

Panasonic, JP  (6752.T),

LG chem, KR (051910.KS),

Samsung SDI, KR  (006400.KS),

43 Battery Storage Companies To Watch

 

Feststoffbatterien: Welche Unternehmen stehen am Start?

Quantumscape

Solid Power

Blue Solutions

Factorial Energy

ProLogium

SolidEnergy Systems

Ionic Materials

Toyota

CATL

Samsung

SOLBAT

Ilika

NTK

Murata

 

Der andere Ansatz sind Brennstoffzellen.

Comparison of Fuel Cell Technologies

Fuel Cell Technologies Market Report 2016 (pdf), US DoE

The Fuel Cell Industry Review 2017, E4tech

 

In diesen Bereich relevante Firmen sind:

Ballard Power System, CDN (BLDP.TO),  WPF: Ballard Power Systems

PowerCell, SE (PCELL.ST), WPF: PowerCell Sweden AB

Plug Power, USA (PLUG.OQ)

Bloom Energy, USA  (BE),

Ceres Power Holdings, UK (CWR.L),
Ceramic Fuel Cells AUS (CEFLF),

FuelCell Energy, USA (FCEL), 

Hydrogenics Corporation, CDN (HYGS),

AFC Energy, UK (AFC.L),

SFC Energy AG, D (F3C.F)

Doosan Corporation, KR (000150.KS),

POSCO Energy, KR
Horizon Fuel Cell Technologies, SG
Panasonic Corporation, JP
Toshiba Fuel Cell Power Systems, JP

ElringKlinger, D

Plansee, D

 

Electrolyzerhersteller:

NEL, NO0010081235

ITM Power, GB00B0130H42

Siemens Energy, DE000ENER6Y0

McPhy, FR0011742329

ThyssenKrupp

 

Und dann gibt es noch Redox Flow Zellen. Sie stehen praktisch gesehen zwischen Akkus und Brennstoffzellen. Wie bei Brennstoffzellen und im Gegensatz zum Akku erfolgt die Speicherung des aktiven Materials nicht durch Diffusion unmittelbar in der Nähe des reaktiven Bereichs, sondern wird aktiv in elektrochemisch inaktive Tanks befördert. Es werden aber keine einfachen, brennbaren Moleküle sondern Elektrolyte umgesetzt. Die Redox Flow Zelle kann sowohl aufgeladen als auch betankt werden (Ausnahme Hybridzelle).  Als Oxidationsmittel kann auch Luftsauerstoff verwendet werden. Auch der Wirkungsgrad liegt in der Regel zwischen Brennstoffzelle und Akku. 

Review of zinc-based hybrid flow batteries: From fundamentals to applications

Firmen:

Ensync Energy Systems,  USA (esnc, 19 M$ MC)
ESS Inc,  USA(01X.F, 31 M$ MC)

EWE Gasspeicher GmbH, D, Tochter der EWE AG

Gildemeister Energy Solutions GmbH,  D, Tochter von DMG Mori AG

INT Energy Systems, USA

JenaBatteries GmbH, D

KemWatt, F

Primus Power,  USA

Redflow, AUS (RFX.AX, 66 M AUD)

redT, UK

SCHMID Group, D

Solibra Energy Storage Technologies GmbH, D

Sumitomo Electric, JP

ThyssenKrupp, D
Unienergy Technologies, USA

Vanadis, D
Vionx Energy, USA

ViZn, USA
Volterion, D

 

Dieses Thema wurde/wird auch im Thread wann-kommen-die-elektroautos diskutiert. Ich finde diese Eingrenzung aber zu eng. Energiespeicher sind auch in anderen Bereichen wichtig. Grid Storage ist ein großer Anwendungsbereich oder die Stromversorgung / Backup von Data Centers oder Mobilfunkstationen. Die meisten Gabelstablerhersteller bieten Brennstoffzellen an (Marktführer Toyota mit eigenen Zellen, Kion/Mitsubishi/Jungheinrich/Crown mit Zellen von  Plug Power)

Die Entwicklung einer zukünftigen Technologie und Infrastruktur hängt auch von den Anforderungen dieser anderen Anwendungen ab.

Chart

 

[reko]

25.6.2018: NEC Energy Solutions Commissions Europe`s Largest Energy Storage System for EnspireME

48 MW, 50 MWh mit Li Ion Akkus zur Netzstabilisierung in Jardelund,  Kreis Schleswig-Flensburg.

 

9.6.2018: Solar-to-hydrogen plans in cloudy tropics

55 MW Solarfarm zusammen mit Wasserstoff-Brennstoffzellen zur weitgehend autarken Versorgung in franz. Guyana garantieren eine permanente Stromversorgung 10 MW am Tag, 3 MW in der Nacht, 140MWh täglich.

Zitat

HDF said 16MW of the output from its 55MW capacity would be used to create hydrogen with an electrolyser with 80-per-cent efficiency.

It is projected that the fuel cell would convert this back to energy at 47-per-cent efficiency, producing an overall efficiency of an estimated 38 per cent for hydrogen storage.

 

Hier sieht man die Einsatzfelder. Der Li-Ion Akku liefert eine hohe Leistung (48 MW), hat aber nur Energie für eine Stunde gespeichert. Die Brennstoffzelle liefert weniger Leistung (10MW), kann das aber bei schlechten Wetter mehrere Tage. Die Speicherkapazität kann nur mit Tanks sehr billig vergrössert werden. Dafür ist aber der Wirkungsgrad deutlich schlechter. Das ist eine Abwägung zwischen den Kosten der Solarzellen und den Kosten des Energiespeichers.

Mit bester Technik wären 70% Wirkungsgrad für die Brennstoffzelle erreichbar. Die Abwärme der Brennstoffzelle könnte mir einer kleinen Dampfturbine und/oder Kraftwärmekopplung genutzt werden. Aber auch das würde wie ein Li-Akku zu höheren Investitionskosten führen.

[reko]

Ballard Systems, einer der größten Brennstoffzellen-Anbieter entwickelt und baut seit 35 Jahren Brennstoffzellen und bietet PEMFC Stacks von 30 W bis 21 kW an.

511 M$ Marketcap, 121 M$ Umsatz 2017 (+42%), 400 Mitarbeiter, "Manufactured 6,000 fuel cell stacks and 644 motive modules in 2017"

Im Transportbereich sieht Ballard Brennstoffzellen den Akkus überlegen ab 100km Average mileage per day/trip oder 10 Tonnen Gewicht (ballard..technology-solutions Präsentation Seite 14)

 

aktuelle Nachrichten:

Ballard übernimmt die gemeinsame Brennstoffzellenentwicklungsfirma AFCC von Daimler und Ford (beide wollen künftig im eigenen Haus entwickeln). AFCC befindet sich in Vancouver im gleichen Gebäude wie Ballards Hauptsitz.

ABB will zusammen mit Ballard künftig Brennstoffzellen für Schiffe entwickeln.

ABB, Ballard Power Systems sigh MoU to develop zero-emission fuel cell power plant for shipping industry
Ballard Acquires Fuel Cell Assets From AFCC to Support Planned Growth

 

 

[Marfir]

Bei den Li-Akku-Herstellern wäre noch eine deutsche Firma zu nennen:

BMZ

[reko]

vor 58 Minuten schrieb Marfir:

Bei den Li-Akku-Herstellern wäre noch eine deutsche Firma zu nennen:

BMZ

 

Bei den Li Akku Herstellern habe ich nur die 5 grössten Zellenhersteller explizit genannt.

BMZ montiert zugekaufte Zellen zu Packs. Das ist eine technologisch relativ einfache Montagearbeit.

In DE/AT machen das auch (ungeordnet, unvollständig): Bosch, Continental, BMW, Daimler, VW, Akasol, Kreisel,  Lion

 

Burghausen möchte eine Batteriefabrik ansiedeln. Terra-E  will für 350M€ eine Zellproduktion bauen ( ‘Fab4Lib’  BMBF-Project).

09.01.2018 - Creating the Conditions for Large-Scale Series Production of Lithium-Ion Battery Cells

11.06.2018 - Wirtschaftsstandort Burghausen bringt sich ins Spiel für Lithium-Ionen-Batteriefabrik

10.07.2018 - CATL baut Batteriezellen-Fabrik in Thüringen bis 2022, BMW erster Großkunde 

[digithali]

https://www.trendsderzukunft.de/fuer-elektroautobatterien-basf-baut-ein-riesiges-werk-fuer-kathodenmaterialien/

 

Die Chemiker bitte nicht vergessen

[reko]

vor einer Stunde schrieb digithali:

https://www.trendsderzukunft.de/fuer-elektroautobatterien-basf-baut-ein-riesiges-werk-fuer-kathodenmaterialien/

 

Die Chemiker bitte nicht vergessen

 

Danke für den Hinweis. Die Ausgangsmaterialien für die Zellproduktion sind nochmal ein eigener Markt. Auch hier steckt ein wesentliches Know How. Die zugekauften Kathoden-, Anodenpasten, Separator-, Kupfer-, Nickel-, Aluminiumfolien und Elektrolyt werden bei der Zellproduktion in Produktionsautomaten verarbeitet.

 

Beim Kathodenmaterial ist BASF, Umicore und Johnson Matthey dabei.

 

Zu den Separatorfolien fallen mir ein: Freudenberg, Entek, Asahi-Kasei, SK Innovation, Celgard, Targray, Ionic Materials.

Top 5 Vendors in the Global Battery Separator Market from 2017-2021

lithium-ion-battery-separator-market

 

Die Anodenpaste ist überwiegend Graphit mit wenigen Zusätze (Hitachi, Targray).

Elektrolyt, Kupfer-, Nickel-, und Aluminiumfolien können vermutlich sehr viele herstellen.

[reko]

Hier sieht man die Einsatzmöglichkeiten der verschiedenen Speicher.

Li Ion Akkus haben konstante Kosten (US$/kWh) unabhängig von der Speicherdauer (abgesehen von der Selbstentladung). Sie sind prädestiniert für eine kurze Speicherdauer < 1 Stunde.

Bei Flow Batterien und Brennstoffzellen bezahlt man nur für die installierte Leistung und die verwendete Menge an Chemikalien. Die Kosten der Tanks sind vernachlässigbar. Vanadium ist relativ teuer, Vanadium Redox Batterien sind deshalb für große Speichermengen nur wenig billiger als Li Ion Akkus. Lithium- oder Natrium-Schwefel/Luft Flow Batterien sind bei einer Speicherdauer > 1 Monat um Faktor 10 billiger.

Im Diagramm nicht eingezeichnet sind Brennstoffzellen. Die Chemikalien dafür (Wasser, Luft) sind nochmal sehr viel billiger. Die Kosten des Stacks sind ähnlich wie bei Flow Batterien.

Air-Breathing Aqueous Sulfur Flow Battery for Ultralow-Cost Long-Duration Electrical Storage

(PHS = Pumped Hydro Storage, CAES = Compressed Air Energy Storage, VRFB = Vanadium Redox Flow Battery)

 

[reko]

Wegen des nicht ausreichend verfügbaren Kobalts und der deshalb hohen Kosten arbeiten viele Firmen an neuen Akkus.

11 Lithium-Ion Battery Makers That Don’t Need Cobalt

[reko]

Statt Wasserstoff bei sehr tiefer Temperatur  (–253°C)  und oder bei sehr hohen Druck (200–700 bar) zu speichern kann man ihn auch chemisch binden.

Entweder in einfachen Molekülen (Methan, Methanol, Ethanol, Ammoniak, Ameisensäure) die komplett verbraucht werden oder in „Liquid Organic Hydrogen Carriers“, LOHC die be- und entladen werden. Hierfür eignen sich z.B. Toluol/Methylcyclohexan, N-Ethylcarbazol oder Dibenzyltoluol.

 

Die Hydrogenious Technologies GmbH hat die weltweit erste kommerzielle LOHC Anlage mit Dibenzyltoluol gebaut. "Aufgrund seiner Diesel-ähnlichen Natur können LOHCs in der existierenden Kraftstoffinfrastruktur transportiert und vertrieben werden. ... 630 Nm3 Wasserstoff pro Kubikmeter LOHC". D.h. die gleiche Speicherdichte wie reiner Wasserstoff bei 638 bar, 0°C.

Man benötigt allerdings 10kWh (th.) / kg H2 @ ~300°C um den Wasserstoff freizusetzen. Das ist fast 1/3 des Heizwerts von Wasserstoff (33,3kWh/kg H2). Die notwendige Prozesswärme könnte aber gut durch die Abwärme einer Hochtemperaturbrennstoffzelle abgedeckt werden. Diese Energie ist dann nicht verloren, sondern wird bei der Hydrierung wieder als Prozesswärme frei und kann in diesen stationären Anlagen leichter genutzt werden.

 

8. MAI 2018 TECHNOLOGIE VON HYDROGENIOUS ERFOLGREICH IN DEN USA KOMMERZIALISIERT

Zitat

Der Wasserstoffversorger United Hydrogen Group aus Tennessee hat sich entschieden einen Teil seines Wasserstoffs über die Systeme von Hydrogenious Technologies zu speichern und auszuliefern. 

Anglo American Platinum ist in beiden Firmen investiert.

UnitedHydrogen: ".. One of Anglo American Platinum’s investments, Hydrogenious Technologies, a German hydrogen storage startup .. Anglo American Platinum has announced that it is investing $4 million (in UnitedHydrogen)"

Ein anderer Hydrogenious Investor im einstelligen Prozentbereich ist Broad Ocean Motor (chinesischer Hersteller von Elektroantrieben).

 

Zusammen mit Clariant will man die Katalysatoren weiterentwickeln

June 12, 2018 CLARIANT CATALYSTS COLLABORATES WITH HYDROGENIOUS TECHNOLOGIES IN BREAKTHROUGH HYDROGEN STORAGE AND LOGISTICS TECHNOLOGY

 

Chiyoda arbeitet mit Toluol/Methylcyclohexan, 28 July 2017 Japan launches first global hydrogen supply chain demo project; liquid organic hydrogen carrier (LOHC) technology 

In Finnland gibt es das Programm LOHCNESS (2017-2019) Liquid hydrogen "batteries" forstoring renewable energy

[reko]

Auch die Post hat inzwischen bemerkt, dass Akkus auch Nachteile haben. Insbesondere für ein Unternehmen, das seine Fahrzeuge den ganzen Tag braucht. Das Schnellladen hört sich gut an, geht aber auf Kosten der Lebensdauer und der Energieverluste.

Streetscooter und Innogy-Tochter entwickeln Wasserstoff-Fahrzeug

 

Interview mit Streetscooter-Gründer Günther Schuh

„Wasserstoff-Antrieb ist die ökologisch ehrlichste Lösung“

Zitat

Ein Auto mit Brennstoffzelle, die die Batterie als Range Extender lädt, kann heute schon effizienter sein als ein Auto mit großer Batterie. Natürlich nur, wenn der Wasserstoff aus regenerativer Energie gewonnen wird – was wir hinkriegen könnten. Dann benötigt man nur noch eine relativ kleine Batterie und eine Brennstoffzelle, die nur die Durchschnittsleistung und nicht die Spitzenleistung bei der Fahrdynamik abdecken muss.

... Für mich ist das das Licht am Ende des Tunnels der Elektromobilität.

...

Eine Zeit lang wurde auf den Bau von großen Rohrsystemen gesetzt, wie man sie von anderen Gasleitungen kennt. Warum hat sich das nicht bewährt?

Wenn man hierzulande 8.000 Wasserstoff-Tankstellen anschließt, würde so eine Verrohrung etwa 22 bis 24 Milliarden Euro kosten

... Das klingt alles sehr pessimistisch. Gibt es aus Ihrer Sicht überhaupt eine Chance für einen baldigen Aufbau einer H2-Tankstelleninfrastruktur?

Ich glaube, dass wir trotz allen Problemen einen Durchbruch schaffen könnten: Mit dezentraleren Aggregaten, mit Tankwagen und der gekühlten Dekompression, zumindest sieht es gerade danach aus. 

 

[Dandy]

Danke für den Link! Sehr ehrliches Interview. Die Probleme gerade bei der Verteilung des Wasserstoffs darf man nicht unter den Tisch kehren. Es ist sicher auch nicht die richtige Erwartung, dass alle Tankstellen den Wasserstoff mittels Rohrsystemen erhalten. Da wird man wohl einfachere Lösungen benötigen. Auch die Explosionsgefahr, insbesondere bei Unfällen und an Tankstellen, muss 100% in den Griff bekommen werden, sonst wird das alles nichts. 

 

Ich lobe den Pragmatismus dieses Mannes. Meiner Ansicht nach sollten kurz- bis mittelfristig Plug-In Hybride stark gefördert werden und langfristig Wasserstoff oder vergleichbare Technologien für Langstreckenfahrzeuge (das schließt die meisten PKW ein) sowie Transport- und Flugverkehr, einschließlich Schiffverkehr. 

 

Um unser Klimaproblem noch irgendwie in den Griff zu bekommen müsste das aber jetzt, hier und heute von der Politik, zusammen mit der Großindustrie, international angegangen werden. Da passiert leider wenig bis nichts und von der deutschen Regierung und auch auf europäischer Ebene würde ich mir da deutlich mehr Einsatz wünschen. Wir werden unserem Klimaproblem mit ein bisschen batteriebetriebener Individualmobilität nicht Herr, völlig ausgeschlossen.

[reko]

Am 31.7.2018 um 12:27 schrieb Dandy:

Es ist sicher auch nicht die richtige Erwartung, dass alle Tankstellen den Wasserstoff mittels Rohrsystemen erhalten. Da wird man wohl einfachere Lösungen benötigen. Auch die Explosionsgefahr, insbesondere bei Unfällen und an Tankstellen, muss 100% in den Griff bekommen werden, sonst wird das alles nichts. 

Die Kosten einer Wasserstoffpipeline und einer für Schnellladung geeigneten Erdverkabelung dürften ähnlich hoch sein. Beim Schnellladen der Akkus wird der Strom z.Z meist in stationären Akkus an der Tankstelle zwischengespeichert - mit schlechteren Wirkungsgrad. Analog gibt es Wasserstofftankstellen mit dezentraler Wasserstofferzeugung.

Trotzdem gefallen mir weder –253°C noch 600 bar in meinen Auto. Ich setze auf einen Wasserstoffträger.

 

Siehe 

19. April 2018, Forscher des HI-ERN planen Wasserstoffzüge mit LOHC-Technologie

Zitat

Über 40 Prozent des deutschen Bahnnetzes ist noch nicht elektrifiziert und selbst auf manchen elektrifizierten Abschnitten fahren aufgrund des Linienzuschnitts Dieselfahrzeuge ... Für die Betankung der Züge mit Druckwasserstoff oder tiefkalt verflüssigtem Wasserstoff müsste an den Versorgungshöfen eine völlig neue Infrastruktur aufgebaut werden ... Die LOHC-Technologie ermöglicht es dagegen, die bestehende Infrastruktur weitestgehend beizubehalten.“ Auch die Lagerung und Anlieferung größerer Kraftstoffmengen wäre mit der LOHC-Technologie unbeschränkt möglich, unabhängig von Sicherheitsaspekten, die es beim elementaren Wasserstoff zu beachten gilt. Denn LOHC ist nicht als Gefahrstoff eingestuft.

... Direkt-LOHC-Brennstoffzelle im Fokus

 

LOHC-LKW - LIQUID-ORGANIC HYDROGEN CARRIER IM SCHWERLASTVERKEHR

"Die Bundesregierung hat erkannt, dass die Ziele der Energiewende in Bezug auf die CO2-Emissionen nicht rechtzeitig erreicht werden können"

lohc-lkw_bericht_final.pdf

 

Dezentrale Wasserstoff-Logistik – Speicherung und Verteilung über flüssige Wasserstoffträger (LOHC)

[reko]

Aus dem Tesla Thread: Tesla will bis Ende des Jahres unter 100$/kWh kommen

Ich vermute mit NMC811 2018/03 Exciting Developments in NMC 811 Lithium Battery Technology

 

Relevante Patente hat Argonne (Thackeray) und Lizenznehmer BASF und Umicore

2016/12 BASF Wins Big in Battery Battle (Umicore hatte damals nur eine 3M Lizenz)

2017/04 BASF und Argonne National Laboratory erzielen einen Vergleich im Verletzungsstreit zu NMC-Patenten

 (Patent US6677082 läuft noch bis 2022, US7468223 bis 2026)

Patente: Battery im Titel oder Zusammenfassung AND Argonne als Anmelder

 

Andere Patente hat 3M (z.B. US7368071, US7556655, Dahn) und Lizenznehmer Johnson Matthey und Umicore

Patente: Battery im Titel oder Zusammenfassung AND 3m als Anmelder

 

NMC811 könnte man zwar auch in Verbindung mit einen Solid State Elektrolyt verwenden, dann sind aber die bisher aus Sicherheitsgründen nicht möglichen Lithium Metall Akkus ev. sogar Lithium Luft Akkus interessanter als Lithium Ionen Akkus.

[reko]

CAM-7, LithiumNickelOxyd - also fast ohne Kobalt

 

16 July 2018 Johnson Matthey to build eLNO battery materials demonstration plant; targeting EV batteries; full production plant in 2021/22

"Johnson Matthey says that eLNO represents a step-change in energy density compared to NMC(622), NMC(811) and NCA materials."

"demonstration-scale plant .. 1,000 tonnes per year ..  to provide sample quantities .. 10,000 tonnes is roughly 100,000 cars"

 

Johnson Matthey licensed the CAM-7 Lithium Nickel Oxide cathode from CAMX Power.

BASF hat ebenfalls eine CAM-7 Lizenz

 

Lit:

Li-ion battery materials: present and future

JM New Markets Sector Conference Call Dec 2017

2017 This Startup Developed a Promising New Battery Material—and a Novel Survival Strategy (CAM-7)

  "Instead of making the cathode powder itself, CAMX lined up deals with two of the world’s largest chemical manufacturers, U.K.-based Johnson Matthey and Germany’s BASF, to produce and sell the material to battery makers."

[reko]

Einige technische Details zum CAM-7 Kathodenmaterial von oben

Power Sources Conference 2018, High-Nickel Cathode / Graphite Anode Cells for Diverse DoD Applications (pdf)
"CAM-7 is a dopant stabilized LiNiO2-based cathode material that combines high capacity, high average discharge voltage, excellent rate capability, and long life"

 

Gleichzeitig wurde damit auch das Kälteproblem gelöst

 

Es ist lange bekannt, dass Nickeloxyd ein sehr gutes Speichervermögen hat, aber bisher hat man es nicht stabil bekommen. Die damit erreichbare Lebensdauer war sehr kurz. Grob gilt je höher der Nickelanteil um so höher die Akkukapazität.

Kenans Firmen (Tiax, CAMX) haben dies durch eine Dotierung mit einer sehr geringen Menge an Kobalt stabilisiert. Sie haben herausgefunden, dass das Kobalt an der Oberfläche der Kristalle entscheidend ist und im Kristallinneren reduziert werden kann.

Patent US9209455 (B2) ― 2015-12-08 (noch lange Laufzeit)

CLAIM: ".. wherein a concentration of cobalt in the grain boundary is greater than a concentration of cobalt in the crystallites." 

153 results found in the Worldwide database for: tiax as the applicant

7 results found in the Worldwide database for: camx power as the applicant

[reko]

Solid Power raises $20 million in the race to build all-solid-state batteries

Zitat

The race to build the next revolutionary battery is heating up. Just in the first half of 2018, investors have pumped into battery startups double the amount they invested in all of 2017.

 

The first race is to build a lithium-metal battery (Pellion Technologies, Sion Power, PolyPlus, Solid Energy Systems, Ion Storage Systems ...)

The other race is to build an all-solid-state battery

silicon anode (Sila Nanotechnologies)

solid electrolyte-separator (Ionic Materials)

 

"almost every large battery company, such as Korea’s Samsung and LG or China’s CATL, is interested in developing its own solid-state battery technology."

"As electric-vehicle adoption increases, the market for batteries is going to grow from about 100 gigawatt-hours (GWh) today to more than 1,500 GWh by 2030"

[reko]

 

Wai2018/09/13 Allianz will ab 2020 mit besseren Akkus in Serie gehen

Zitat

Batterie-Allianz von Saft, Siemens, Solvay und Manz: In der ersten Hälfte des Jahres 2020 wollen die Partner die Serienproduktion von Lithium-Ionen-Batterien der dritten Generation mit Flüssigelektrolyt starten.

.. 2022 werde demnach eine weiterentwickelte Version folgen, ehe ab 2024 Lithium-Ionen-Festkörperbatterie angeboten werden sollen.

.. „Energiedichte um 50 Prozent besser“

 

2018/09/19 BYD kündigt nächste Akkufabrik an – diesmal: 30 GWh

Zitat

2020 sollen es dann schon 60 GWh sein. Zum Vergleich: CATL will in zwei Jahren auf eine Batteriezellproduktion von 88 GWh Gesamtkapazität kommen.

 

August 31, 2018 Weichai Power acquires stake in Canadian fuel cell Company (19.9% an PEMFC Hersteller Ballard Power Systems)

"Weichai will pay $90 million to the fuel cell company for exclusive rights to manufacture some of Ballard’s Equipment."

Weichai_Power war eine der ersten Dieselmotorenfabriken in China, "producing 600,000 engines per year and whose business covers complete vehicles, powertrains, intelligent logistics, parts and components"

Weichai hat auch eine strategische Partnerschaft und einen Firmenanteil am SOFC Hersteller Ceres Power und "investment in Société Internationale des Moteurs Baudouin in France, Power Solutions International lnc. in the U.S., Linde Hydraulics GmbH & Co. KG and KION GROUP AG (MDAX-listed) in Germany, etc." (Quelle) 

[reko]

Die Firma NantEnergy des Milliardärs Patrick Soon-Shiong hat einen Zink Luft Akku für unter 100$/kWh entwickelt. Bisher wurden > 3000 Systeme mit >120000 Zellen mit  55 MWh installiert (= 458Wh, 46$ pro Zelle, 40 Zellen, 18,3kW/h, 1833$ pro System = ein Schrank). Maximal wurden mit einer Zelle 30000 Zyklen erreicht. Theoretisch kann Zink-Luft eine höhere Speicherdichte als Li-Ion haben. Hier scheint sie aber weniger hoch (geschätzt 12l pro Zelle = 38 Wh/l). ZINK-LUFT BATTERIEN- STAND UND PERSPEKTIVEN, Willert-Porada (pdf)

Im Gegensatz zu Li-Ion oder Flowcell Grid-Storage ist keinerlei bewegliches Teil (Lüfter, Pumpen) zu sehen. Das spricht für einen effizienten, wartungsarmen Betrieb.

 

Sep 26, 2018 NantEnergy Announces Largest Global Deployment of Novel Air Breathing Zinc Rechargeable Battery System and Breakthrough in Cost Barrier

 

nytimes Artikel: Die Entwicklung wurde von der Weltbank und US DoE unterstützt und ist in 110 Dörfern in 9 Ländern installiert.

2018/09/26 Cheaper Battery Is Unveiled as a Step to a Carbon-Free Grid

Die Weltbank hat eine Mrd $ Investitionen in Speichertechnologien angekündigt.

2018/09/26/powering-new-markets-for-battery-storage

 

Berichtigung: Hier ist vermutlich ein kleiner Motor zu sehen. Die Anordnung der Kühlrippen stimmt aber nicht mit obigen Bild überein.

[reko]

Zink-Luft hier als Brennstoffzelle. Die Speicherkapazität kann einfach mit grösseren Lagertanks (weißer trichterförmiger Behälter im Bild mitte unten) erweitert werden. Zink (geladen) und Zinkoxyd (entladen) sind als Feststoffpartikel im Elektrolyt (KOH+Wasser) suspendiert und könnten im Prinzip auch abgetrennt und als Konzentrat oder Schüttgut gelagert und transportiert werden.

Ein großer Vorteil von Zink-Luft Zellen ist, dass nur billige und häufig vorkommende Rohstoffe benötigt werden. Die 2. Komponente (Luft) braucht nicht transportiert und gelagert werden.

 

"ZincNyx expects to deploy demonstration units in early to mid-2019"

Sept 2018: MGX Minerals to Manufacture Proprietary Cathodes for Next Generation Fuel Cell Batteries

Oct 2018: MGX Minerals Announces Product Lineup for Next Generation Zinc Air Fuel Cell Systems 

 

MGX Minerals hat Zincnyx im Dez 2017 gekauft und hat auch mehrere Lithium Projekte.

Der Kurs ist von 1,47$ im Januar auf jetzt 0,44$ gefallen.

Market Cap 47M$, Enterprise Value 69M$, 4M$ operativer Cash Burn pro Quartal

mgxminerals..presentation.pdf

[Holgerli]

Am 27.9.2018 um 22:42 schrieb reko:

Die Firma NantEnergy des Milliardärs Patrick Soon-Shiong hat einen Zink Luft Akku für unter 100$/kWh entwickelt. Bisher wurden > 3000 Systeme mit >120000 Zellen mit  55 MWh installiert (= 458Wh, 46$ pro Zelle, 40 Zellen, 18,3kW/h, 1833$ pro System = ein Schrank). Maximal wurden mit einer Zelle 30000 Zyklen erreicht. Theoretisch kann Zink-Luft eine höhere Speicherdichte als Li-Ion haben. Hier scheint sie aber weniger hoch (geschätzt 12l pro Zelle = 38 Wh/l). ZINK-LUFT BATTERIEN- STAND UND PERSPEKTIVEN, Willert-Porada (pdf)

Im Gegensatz zu Li-Ion oder Flowcell Grid-Storage ist keinerlei bewegliches Teil (Lüfter, Pumpen) zu sehen. Das spricht für einen effizienten, wartungsarmen Betrieb.

 

Wo kann man das Ding für 100 USD/kWh kaufen?+

Ich hätte Bedarf an 10 bis 20 kWh.

Wenn der Preis stimmt würde ich aber auch direkt 50 kWh installieren lassen.

 

[reko]

vor 16 Minuten schrieb Holgerli:

Wo kann man das Ding für 100 USD/kWh kaufen?+

Ich hätte Bedarf an 10 bis 20 kWh.

Wenn der Preis stimmt würde ich aber auch direkt 50 kWh installieren lassen.

 

nantenergy.com 8455 N. 90th Street Suite 4, Scottsdale, Arizona 85258 USA

Deine beabsichtigte Bestellmenge dürfte aber zu gering sein. Mit einer Anzahlung kommst Du vielleicht auf eine Warteliste. Dann kommt der Speicher ev. auch noch rechtzeitig vor der Auslieferung deines Teslas.

[Ramstein]

vor 23 Minuten schrieb Holgerli:

Wo kann man das Ding für 100 USD/kWh kaufen?

 

vor 10 Minuten schrieb reko:

nantenergy.com 8455 N. 90th Street Suite 4, Scottsdale, Arizona 85258 USA

 

Nant sagt, sie haben die Produktionskosten(!) unter 100 USD/kWh gedrückt. Wenn man den iPhone-Faktor nimmt, heisst das Verkaufspreis ca. 400 USD/KWh. In D natürlich + Zulassungskosten, Installation, etc. usw.

[reko]

vor 22 Minuten schrieb Ramstein:

Nant sagt, sie haben die Produktionskosten(!) unter 100 USD/kWh gedrückt. Wenn man den iPhone-Faktor nimmt, heisst das Verkaufspreis ca. 400 USD/KWh. In D natürlich + Zulassungskosten, Installation, etc. usw.

Die Marge bei Akkus ist deutlich kleiner als bei iPhones. Der Preis ist auch abhängig von der Menge. Es werden hier immer Produktionskosten verglichen. Die chinesische Regierung hat das 100$/kWh Produktionskostenziel für Li-Ion Zellen in ihren aktuellen 5-Jahresplan aufgestellt.

 

Die aktuell an Entwickungsländer ausgelieferten 3000 Syteme mit 55MWh wurden vermutlich verschenkt und auch Tesla verkauft nicht kostendeckend.

Eine 10Wh 18650 Li-Ion Zelle kostet im Internetversand  5-10$, das sind 500 bis 1000$/kWh.

Man sollte beim Kostenvergleich auch die 10 fach längere Lebensdauer der Zink-Luft-Zellen beachten.

[Dandy]

Zink-Luft Batterien sind eine uralte Technologie. In Hörgeräten werden sie auch heute noch in großen Mengen als Einwegbatterien eingesetzt. Der Grund: Sie bieten die mit Abstand höchste Kapazität bei gegebenem Volumen. Ungefähr Faktor 2-3 zu LiOn Akkus gleicher Größe! Der Grund dafür ist auch recht simpel zu verstehen. Während die meisten Batterien sowohl Kathodenmaterial als auch Anodenmaterial enthalten müssen, enthält eine Ziink-Luft Batterie nur die Anode. Die Kathode besteht aus dem sie umgebenden Luftsauerstoff. Damit sind Kapazitäten möglich, die mit LiOn undenkbar wären.

 

Zink-Luft Batterien haben aber auch gravierende Nachteile (wie jede chemische Batterie). Sie können nur begrenzt Strom liefern, weil sie förmlich ersticken (Sauerstoffkonzentration der Umgebungsluft begrenzt). Für Elektroautos nicht gerade ideal. Außerdem haben sie eine starke Selbstentladung, da die Reaktion mit dem umgebenden Sauerstoff auch ohne Last fortschreitet. Sie sind zudem nicht oder nur sehr begrenzt ladefähig. Eine Alternative wäre Silber-Zink, die eine Ladefähigkeit besitzt.

 

Generell ist das nichts für Autoakkus. Dennoch kann man sehen, dass die Bäume bei der Batterietechnologie nicht in den Himmel wachsen. Eine uralte Chemie wie die Zink-Luft Zelle ist LiOn bei der Kapazität haushoch überlegen. Wer denkt, LiOn Akkus würden die nächsten Jahre große Sprünge bei der Kapazität, bei gegebenem Volumen und Gewicht, machen, der sollte die Geschichte der Batterietechnik mal genauer verfolgen. Die Fortschritte hierbei waren in den letzten 100 Jahren sehr bescheiden, obwohl auch vor dem Elektroauto-Hype schon sehr viel Geld und Zeit in deren Entwicklung geflossen ist. Ähnliches gilt übrigens für die Schnellladefähigkeiten, die seit jeher bei Batterien stark begrenzt sind. Das sind alles Gründe, warum ich der Elektromobilität so zweifelnd gegenüber stehe. Die heutigen Probleme werden auch die zukünftigen bleiben. Da sind keine Quantensprünge zu erwarten, meiner Meinung nach. Einzig ein wirklich völlig neuer Energiespeicher könnte einen großen Sprung nach vorne bedeuten.