Natrium-Ionen-Batterien 16.07.2021, 10:53 Uhr

Jetzt bekommt Lithium ernsthafte Konkurrenz

In Großbritannien und China fällt der Startschuss für die Serienherstellung einer Batterie, die preiswert herzustellen und absolut sicher ist. Sie ist zur Speicherung von Solarstrom, zur Netzregulierung und für die elektromobile Stromversorgung geeignet.

Natrium statt Lithium: Natrium-Ionen-Batterien sind mittlerweile eine echte Alternative zur Lithium-Ionen-Technik. Foto: PantherMedia / Matthew Cole

Natrium statt Lithium: Natrium-Ionen-Batterien sind mittlerweile eine echte Alternative zur Lithium-Ionen-Technik.

Foto: PantherMedia / Matthew Cole

Es schien ein unumstößliches Gesetz zu sein: Natrium-Ionen-Akkus würden, wenn sie einmal industriell gefertigt werden, lediglich als Pufferbatterie für privat erzeugten Solarstrom oder zur Stabilisierung des Stromnetzes eingesetzt werden können. Kapazität und Leistungsdichte kämen nie an die Werte von Batterien auf Lithiumbasis heran, wären also für Elektroautos ungeeignet, weil es hier auf jedes Gramm ankommt, war die gängige Meinung.

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Sie ist falsch. Der chinesischen Batteriehersteller Catl, der vor allem Akkus auf Lithiumbasis herstellt, unter anderem für den kalifornischen Elektroautohersteller Tesla, beginnt in diesem Monat mit der Produktion von Natrium-Ionen-Batterien, die beinahe die Werte von Lithium-Eisenphosphat (LEP)-Akkus erreichen. Diese sind in jüngster Zeit zu den bevorzugten Stromspendern für Elektroautos avanciert, obwohl sie eine geringere Energiedichte haben als Lithium-Ionen-Batterien. Dafür haben sie einen entscheidenden Vorteil: Die Gefahr, dass sie brennen, ist geringer.

Über Catl

Catl steht für „Contemporary Amperex Technology Co. Limited“. Der größte chinesische Batterieproduzent stellt hauptsächlich Lithium-Ionen-Akkumulatoren her. Das Unternehmen wurde 2011 gegründet. 15 000 Mitarbeitende beschäftigte Catl Ende 2017. Der chinesische Hersteller gilt als weltgrößter Akkumulator-Lieferant für Elektro-, Hybridelektrokraft- und Plug-in-Hybridfahrzeuge. 2019 errichtet das Unternehmen eine Zellfabrik in Thüringen. 1,8 Milliarden Euro wurden investiert. Aufgrund der Corona-Pandemie verlief der Bau nicht ganz nach Plan. Mitte 2022 soll mit der Produktion von Batteriezellen für Elektroautos begonnen werden.

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Künftig soll die Natrium-Ionen-Technologie auch für die E-Mobilität geeignet sein.

Foto: PantherMedia / Kiyoshi Takahase Segundo

Ozeanien setzt auf Natrium-Ionen-Technik

Das britische Unternehmen AMTE Power wird mit einer Lizenz des ebenfalls britischen Batterieentwicklers Faradion spätestens 2022 Batterien auf Natrium-Basis herstellen. Anfangs sollen sie eine kumulierte Leistung von 50 MWh/a haben und sowohl mobil als auch stationär eingesetzt werden. Australien und Neuseeland haben bereits Faradion-Batterien geordert, um Solarstrom zu puffern. Doch auch der Markt für große Batterieblöcke zur Netzregulierung wachse in den beiden Staaten in Ozeanien, so James Quinn, CEO von Faradion.

Auch wenn 50 MWh eine ganze Menge sind: An die Gigafabriken für Lithium-Akkus kommen die beiden Hersteller bei weitem nicht heran. Das kann sich allerdings ändern, wenn die Natrium-Batterie die hohen Erwartungen erfüllt. Das würde auch der Umwelt guttun, denn beim Abbau von Lithium, Kupfer und Kobalt werden große Flächen verwüstet. Die Rohstoffe für die Natrium-Batterie lassen sich deutlich umweltschonender gewinnen.

Geeignet für alle Klimazonen

Bei Natrium-Ionen-Akkus sind Brände und Explosionen völlig ausgeschlossen, weil bei dieser Bauweise ein nichtbrennbarer Elektrolyt eingesetzt wird, der zudem bis zu einer Temperatur von – 48 °C funktionsfähig bleibt. Sie sind also für den Betrieb bei jedem Wetter und in allen Klimazonen geeignet. Zu den größten Vorteilen des Lithium-Konkurrenten zählen die Herstellungskosten. Der Lithium-Preis hat sich seit Anfang 2020 verdoppelt und das seltene Metall Kobalt ist ebenfalls nicht billig. Außerdem benötigt der Natrium-Akku kein Kupfer, dessen Preis wegen des steigenden Bedarfs der Elektroindustrie ebenfalls steigt.

Bis zu 3 000 Lade- und Entladevorgänge

Laut Faradion übersteht der neue Akku klaglos 1 000 Lade- und Entladevorgänge, das ist etwas weniger als bei der LEP-Technik, und sogar 3 000, wenn er jeweils nur zu 80 % aufgeladen wird. Außerdem soll die Ladezeit konkurrenzlos kurz sein.

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Fabriken, die auf LEP-Technik setzen, können auf Natrium-Batterien umgerüstet werden, weil die meisten Produktionsanlagen für beide Akku-Typen gleich sind. So werden Anode und Kathode auf Metallfolien aufgebaut. Bei LEP sind es je eine aus Aluminium und eine aus Kupfer. Bei der Natrium-Variante sind es in beiden Fällen Alufolien. Die Anode der Faradion-Batterie besteht aus festem Kohlenstoff, den man beispielsweise umweltneutral aus Biomasse herstellen kann. Die Kathode besteht aus Natrium-Nickel-Mangan-Titan-Magnesium-Oxid, bis auf Nickel niedrigpreisige Metalle. Die Lithium-Eisenphosphat-Kathode der LEP-Batterien kann da nicht mithalten, erst recht nicht, wenn der Lithium-Preis weiter steigt.

Von Wolfgang Kempkens

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