Durch eine elektrochemische Direktbeschichtung lassen sich Ni(OH)?-Schichten auf dünnen Metallfolien herstellen, aus denen modulare Nickel-Zink-Zellen entstehen. Dank rollbarer Elektroden und wässriger Elektrolyte erreichen die Akkus innerhalb weniger Sekunden bis Minuten maximale Leistungsabgaben. Diese Eigenschaften prädestinieren sie als zuverlässige USV-Puffer für KI-Rechenzentren. Zusätzlich profitieren Anwender von stabiler Rohstoffversorgung und wesentlich geringeren Brandrisiken als bei Lithium-Ionen-Lösungen. Im Start-A-Factory-Labor arbeiten Zn2H2 und Fraunhofer IZM an Testverfahren, um eine effiziente und preiswerte Serienfertigung sicherzustellen.
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KI-Rechenzentren benötigen Batteriepuffer für schnelle Energiemengen und minimale Ausfallzeiten
Wenn die primäre Stromversorgung in KI-Datenzentren abbricht, übernehmen unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme automatisch die Spannungsversorgung, um Server, Speichersysteme und Sicherheits-Equipment ohne Verzögerung mit Energie zu versorgen. Dafür kommen Hochleistungsbatterien zum Einsatz, die innerhalb weniger Sekunden große Energiemengen bereitstellen. Diese kurzzeitige Leistungspufferschicht verhindert Datenverluste, vermeidet teure Downtimes und sichert die Kontinuität rechenintensiver Prozesse, die für moderne KI-Anwendungen unerlässlich sind. Dadurch bleiben IT-Ressourcen stabil verfügbar, während Geschäfts- und Sicherheitsprozesse ohne Unterbrechung kontinuierlich fortgeführt werden.
Lieferengpässe, hohe Preise und Sicherheitsbedenken prägen aktuell Lithium-USV-Puffersysteme heute
Die Verwendung von Lithium-Ionen-Akkus in USV-Puffersystemen verursacht hohe Betriebskosten durch regelmäßige Ersatzanschaffungen und komplexe Wartungszyklen. Unerwartete Zellalterung oder Degradation können zu Leistungseinbußen führen, wodurch die notwendige Überbrückungszeit nicht mehr gewährleistet ist. Jede Ausfallminute in hyperskalierten Rechenzentren gefährdet kritische Prozesse und Datenintegrität. Gleichzeitig erfordern die Brandrisiken umfangreiche Versicherungsprämien und zusätzliche Sicherheitsinvestitionen, um im Notfall eine lückenlose Stromversorgung und schnellen Wiederanlauf sicherzustellen. Intensive Temperaturkontrolle und Redundanzmaßnahmen verursachen erheblichen zusätzlichen Energie- und Platzbedarf.
Ni(OH)?-Elektroden auf Stahlfolie bieten effiziente kostengünstige Alternative zu Li-Ionen-Technologie
Das Direktbeschichtungsverfahren von Zn2H2 appliziert Nickelhydroxid elektrochemisch auf hauchdünne Stahlfolie und erzeugt so großflächige, rollbare Elektroden. Diese Komponente kombiniert mechanische Flexibilität mit ähnlicher Bauform zylindrischer Lithium-Ionen-Zellen und erlaubt kompakte Moduldesigns. In Verbindung mit einem wässrigen Elektrolyten liefern die Zellen äußerst kurze Lade- und Entladephasen. Gleichzeitig reduzieren die optimierte Materialausnutzung und der Wegfall teurer Zellbestandteile die Fertigungskosten signifikant und steigern die Wirtschaftlichkeit. Dieser Ansatz ermöglicht skalierbare, umweltfreundliche Fertigung und automatisierte Prozesskontrolle.
NiZn-Batterien absolvieren mehr als 20.000 Zyklen bei hoher Entladerate
Die Testreihe am Fraunhofer IZM umfasste über 20 000 Ladezyklen, in denen NiZn-Zellen mit Entladeraten im dreistelligen Bereich (mehrere 100 C) belastet wurden. Parallel hierzu wurde eine spezifische Leistung von mehr als 10 000 W/kg ermittelt. Während dieser intensiven Prüfzyklen zeigte sich eine bemerkenswerte Gleichförmigkeit der Energieabgabe und nur minimale Verschleißerscheinungen. Diese Ergebnisse untermauern die Zuverlässigkeit der Zellen für Anwendungen mit kurzzeitig extremem Leistungsbedarf. Dies prädestiniert sie für schnelle und anspruchsvolle Hochleistungs-Notstromanwendungen.
Entladezeiten von Sekunden bis Minuten prädestinieren NiZn-Batterien für USV-Anwendungen
Die schnellen Entladezyklen zwischen circa zehn Sekunden und fünf Minuten machen Nickel-Zink-Zellen ideal für Anwendungen mit kurzfristigem Energiebedarf. Bei hoher Stromentnahme erreichen sie eine Energiedichte von 40 bis 50 Wh/kg, während bei geringerer Belastung bis zu 170 Wh/kg möglich sind. Ihre Produktion profitiert von günstigen, reichlich verfügbaren Rohstoffen, wodurch Gewicht und Kosten reduziert werden. Zudem erlaubt der wässrige Elektrolytbetrieb den sicheren Betrieb bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise als Starterbatterie in Fahrzeugen.
Start-A-Factory-Kooperation maximiert Testkapazitäten und beschleunigt signifikant Marktzugang neuer Zinkbatterien
Durch die Kooperation im Start-A-Factory-Labor kombinieren das Fraunhofer IZM und das Start-up tiefgehende Forschungskenntnisse mit unkonventionellen Innovationsmethoden. Interdisziplinäre Teams aus Materialwissenschaftlern, Elektrochemikern und Ingenieuren entwickeln simultan Zellarchitekturen und Elektrolytzusammensetzungen. Regelmäßige Austauschrunden und Live-Tests fördern Cross-Fertilization und schnelle Anpassungen. Diese dynamische Arbeitsweise steigert die Flussgeschwindigkeit von Ideen, liefert belastbare Zwischenergebnisse und sichert eine robuste Prototypenserie für den Marktstart. Zusätzlich profitieren beide Partner von optimierter Produktionsplanung, Wissensmanagement und Evaluierungen unter industriellen Bedingungen.
Innovative Direktbeschichtung ermöglicht NiZn-Akkus mit hoher Zyklenzahl und Sicherheit
Mit der NiZn-Technologie von Zn2H2 und Fraunhofer IZM entsteht eine USV-Batterie, die binnen Sekunden enorme Leistung für KI-Server bereitstellt. Die Elektroden aus direkt beschichtetem Nickelhydroxid sind leichter und kostengünstiger als Lithium-Ionen-Pendants. Ein wässriger Elektrolyt senkt die Betriebskosten und minimiert Sicherheitsrisiken durch reduziertes Brandpotential. Hohe Rohstoffverfügbarkeit und effiziente Fertigungsprozesse garantieren kurze Lieferzeiten und Skalierbarkeit, sodass Rechenzentren kurzfristig Energiepuffer für kritische Anwendungen ausbauen können. Die Technologie eignet sich für dynamisch skalierbare Systeme.
