Natrium-Ionen-Batterien 11.06.2024, 09:27 Uhr

Holzbestandteil Lignin soll Batterien besser machen

Der schwedische Hersteller Altris will seine Natrium-Ionen-Batterien noch umweltfreundlicher machen. Anoden aus Lignin, einem Holzbestandteil, sollen dabei helfen.

Batterie

Anoden aus Lignin sollen Natrium-Ionen-Batterien noch umweltfreundlicher machen.

Foto: Stora Enso

Altris hat es sich zur Aufgabe gemacht, umweltfreundlichere Batterien zu entwickeln. Zu den Natrium-Ionen-Zellen kommen künftig Anoden aus Lignin hinzu. Dieses wird von Stora Enso, einem finnisch-schwedischen Papier- und Forstkonzern, modifiziert. Die beiden Unternehmen sind eine Partnerschaft eingegangen, um noch bessere Batterien herzustellen.

Lignin nicht neu als Elektrodenmaterial

Lignin, ein Nebenprodukt der Zellstoffherstellung, wird seit Langem als potenzielles Elektrodenmaterial untersucht. Bereits 2022 ging Stora Enso eine Partnerschaft mit dem schwedischen Batteriehersteller Northvolt ein, um sein Lignode-Material in Anoden für Lithium-Ionen-Batterien einzusetzen.

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Lignode entsteht durch die Erhitzung von Lignin unter Luftabschluss. Das resultierende Kohlenstoffpulver wird zu Folien gepresst. Im Gegensatz zu bergmännisch gewonnenem Graphit, das typischerweise als Anodenmaterial in Schichten verwendet wird, hat das Lignode-Material eine amorphe Struktur. Diese Struktur verringert den elektrischen Widerstand und ermöglicht schnellere Ladezeiten für Batterien.

„Biobasierte Materialien sind der Schlüssel zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von Batteriezellen. Da Lignode das Potenzial hat, das nachhaltigste Anodenmaterial der Welt zu werden, passt diese Partnerschaft mit Altris perfekt zu unserer gemeinsamen Verpflichtung, das Ziel einer nachhaltigeren Elektrifizierung zu unterstützen“, sagt Juuso Konttinen, Senior Vice President & Head of Biomaterials Growth bei Stora Enso.

Saubere Rohstoffe für die nachhaltigste Batterie der Welt

„Wir wollen eine lokale Lieferkette aufbauen und reichlich vorhandene und saubere Rohstoffe nutzen, um Natrium-Ionen-Batterien zu bauen. Unser Ziel ist es, die nachhaltigste Batterie der Welt auf den Markt zu bringen“, sagt Altris-CEO Björn Mårlid.

Die Schweden Preußisch-Weiß als Kathodenmaterial, einen chemischen Verwandten des Farbstoffs Preußisch-Blau, den die US-Konkurrenz nutzt. Preußisch-Weiß besteht hauptsächlich aus Natrium, Eisen und Mangan – Elemente, die in großen Mengen auf der Erde vorhanden sind.

Im Jahr 2023 erstmals vorgestellt

Altris stellte seine Batterie im letzten Jahr erstmals der Öffentlichkeit vor. Mit einer spezifischen Leistung von 160 Milliamperestunden pro Gramm übertrifft sie die Konkurrenz. Natrium-Ionen-Batterien benötigen keine seltenen Elemente wie Lithium, Kobalt und Nickel. Natrium ist in Form von Kochsalz reichlich und kostengünstig verfügbar, und seine Gewinnung ist umweltschonender als der Abbau von Kobalt und Lithium.

Die Altris-Batterie bietet zudem Vorteile wie eine längere Lebensdauer, flexiblere Arbeitstemperaturen und höhere Sicherheit. Auch in puncto Energiedichte will Altris keine Kompromisse eingehen. Diese neuen Batterien sollen insgesamt leistungsfähiger sein als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien.

US-Anbieter Natron Energy produziert bereits in Masse

Bereits Ende April 2024 hatte der US-Konkurrent Natron Energy die Massenproduktion seiner Natrium-Ionen-Batterie angekündigt.  Es ist das erste Mal, dass diese Batterietechnologie in den USA kommerziell hergestellt wird. Bei voller Kapazität wird die Anlage in Holland, Michigan voraussichtlich 600 Megawatt Natrium-Ionen-Batterien pro Jahr produzieren und als Blaupause für zukünftige Natron-Anlagen im Giga-Maßstab dienen.

„Wir freuen uns sehr, die Eröffnung der ersten kommerziellen Natrium-Ionen-Batterie-Produktionsanlage in den Vereinigten Staaten bekannt zu geben. Natrium-Ionen-Batterien bieten eine einzigartige Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien mit höherer Leistung, schnellerem Aufladen, längerer Lebensdauer und einer absolut sicheren und stabilen Chemie. Mit dem Beginn des Produktionsaufbaus wird Natron die heimische Batterielieferkette stärken und hochwertige Arbeitsplätze für saubere Energie in Michigan schaffen“, sagte Colin Wessells, Gründer und Co-CEO von Natron Energy.

Anders als Altris baut Natron Energy auf Preußisch-Blau als Elektrodenmaterial. Laut Unternehmen speichern und übertragen die patentierten Elektroden von Natron Energy Natrium-Ionen schneller, häufiger und mit geringerem Innenwiderstand als jede andere kommerzielle Batterie auf dem Markt. Die Batteriechemie des Unternehmens ist während des Ladens und Entladens spannungsfrei, zehnmal schneller als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien und hat eine Lebensdauer von über 50.000 Zyklen.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

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