Zink-Batterien für nachhaltige Energiespeicherung

Neue Review-Studie beleuchtet das Potenzial wiederaufladbarer Zink-Batterien für den Einsatz in stationären Energiespeichern. Neben technischen Herausforderungen und Lösungsansätzen werden auch Materialkosten und CO₂-Fußabdruck verschiedener Zink-Systeme verglichen.

01. September 2025 – Wissenschaftler:innen des Helmholtz-Instituts Münster (HI MS) und des Instituts für Energietechnologien (IET-1) des Forschungszentrums Jülich sowie des Fachbereichs Chemie und Pharmazie der Universität Münster haben gemeinsam einen umfassenden Review-Artikel veröffentlicht, der das Potenzial wiederaufladbarer Zink-Batterien als vielversprechende Technologie für stationäre Energiespeicherlösungen beleuchtet.

Die Studie spannt einen Bogen über die historische Entwicklung der Zink-Batterie und den aktuellen Stand der Forschung bis hin zu technischen Herausforderungen und Lösungsansätzen auf Zell- und Materialebene. Neben Zink-Metall- und Zink-Luft-Batterien wurden auch Zink-Redox-Flow-Systeme untersucht, letztere im Vergleich mit Vanadium-Redox-Flow-Batterien, die aktuell die am weitesten etablierten Redox-Flow-Systeme in der Industrie sind.

Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz im Fokus

Ein besonderer Mehrwert der Arbeit liegt in der erstmaligen vergleichenden Bewertung aller drei Zink-Batterietypen hinsichtlich Materialkosten und CO₂-Fußabdruck. Die Ergebnisse zeigen: Zink-Metall- und Zink-Luft-Batterien könnten als stationäre Energiespeichersysteme gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien sowohl kostengünstiger sein als auch ein deutliches Potenzial zur Reduktion von Treibhausgasemissionen bieten. Damit leisten sie nicht nur technologisch, sondern auch ökologisch und wirtschaftlich einen wichtigen Beitrag zur Energiewende.

Warum Zink?

Zink ist nicht nur geologisch breit verfügbar, sondern lässt sich durch bestehende Recyclingstrukturen – etwa aus dem Baubereich oder handelsüblichen Batterien – effizient wiederverwerten. Zudem erlaubt der Einsatz von Wasser als Elektrolyt eine sichere und umweltfreundliche Zellchemie. Bereits in den 1970er Jahren existierten kommerzielle wiederaufladbare Zink-Systeme, die nun durch neue Entwicklungen wieder an Relevanz gewinnen.

Interdisziplinäre Kooperation als Erfolgsfaktor

Das Projekt ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit zwischen elektrochemischer Grundlagenforschung, Technologieentwicklung und ökonomischer Bewertung. Diese interdisziplinäre Perspektive war entscheidend, um das Gesamtpotenzial zinkbasierter Batterien umfassend bewerten zu können. Die Kooperation zwischen Helmholtz-Institut Münster und IET-1, beide Forschungszentrum Jülich, sowie dem Fachbereich Chemie und Pharmazie der Universität Münster soll künftig weiter ausgebaut werden.

Studie in Fachmagazin Advanced Energy Materials veröffentlicht

Die detaillierten Ergebnisse ihrer Studie haben die Forscher:innen Janik Rupert, Prof. Dr. Jens Leker, Helmholtz-Institut Münster des Forschungszentrums Jülich und Fachbereich Chemie und Pharmazie der Universität Münster, Luca Stegemann, ebenfalls Fachbereich Chemie und Pharmazie der Universität Münster, Dr. Alexander Bauer, Dr. Emre Durmus, Dr. Hermann Tempel, Dr. Anna Windmüller, Institut für Energietechnologien (IET-1) des Forschungszentrums Jülich, Dr. Peter Bieker, Dr. Mariano Grünebaum, Dr. Kerstin Neuhaus, Helmholtz-Institut Münster, Prof. Dr. Martin Winter, Helmholtz-Institut Münster und MEET Batterieforschungszentrum der Universität Münster sowie Prof. Dr. Rüdiger Eichel, Institut für Energietechnologien und RWTH Aachen als Open-Access-Artikel im Fachmagazin Advanced Energy Materials veröffentlicht.