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Na-S-Hochtemperatur

Na-S-Hochtemperatur
 



Na-S-Hochtemperatur

Für Hochleistungsbatterien sind nur solche Systeme aussichtsreiche Kandidaten, die leichte Elemente mit hoher Affinität verwenden. Das sind z.B. Wasserstoff oder auch die Alkalimetalle Lithium und Natrium. Da beim Einsatz von Natrium und Lithium keine wäßrigen Elektrolyten verwendbar sind, wird statt dessen mit Festelektrolyten wie z.B. beta-Aluminat gearbeitet. Diese Materialien erreichen aber erst bei Temperaturen von ca. 300 Grad Celsius eine ausreichende Ionenleitfähigkeit, wodurch hohe Anforderungen an die Temperaturregelung einer solchen Zelle gestellt werden. Während des Betriebes wird die freiwerdende Verlustwärme zur Regelung der Betriebstemperatur genutzt, bei ruhender Batterie muß zusätzlich geheizt werden.

Die technische Entwicklung dieses Batteriesystems begann bereits Mitte der 60er Jahre bei Ford in den USA und wurde in den 70er Jahren in Deutschland von der Firma AEG Anglo Batteries weitergeführt. Ein zylinderförmiger Becher aus beta-Aluminat dient als Separator und ist bei Betriebstemperatur mit flüssigem Natrium gefüllt. Der Raum zwischen Separatorbecher und Zellenaußenwand ist mit Schwefel gefüllt. Beim Entladen wandern Natrium-Ionen aus dem Innenraum in den Außenraum und bilden dort Na/S-Verbindungen, die mit fortschreitender Entladung mehr Natrium enthalten (Na2S5 - Na2S4 - Na2S3). Als Stromableiter (negativer Pol) ist ein Sicherheitsrohr aus Edelstahl in den Innenraum eingesetzt, das unten eine Öffnung hat, die so dimensioniert ist, daß Natrium ausreichend schnell aus dem Innenraum austreten kann. Bei einem Bruch des Separators wird der Austritt von Natrium so begrenzt, daß die entstehende Wärme noch ohne Probleme abgeleitet werden kann. Bei einer Ruhespannung von 2,1 V erreicht dieser Batterietyp in der Praxis einen spezifischen Energiewert von ca. 80-100 Wh/kg (theoretisch 795 Wh/kg).


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