Hoffnungsträger Natrium-Batterie

Immer wieder liest man von angeblichen Super-Batterien, die sämtliche gegenwärtige Technik in den Schatten stellen sollen. Während solche Artikel meist von Sensationsautoren verfasst werden, hat eine aktuelle Ankündigung einer revolutionären Batterie einen anderen Beigeschmack: Diese Ankündigung stammt von keinem geringeren als dem größten Batteriehersteller der Welt.

Im letzten Sommer kündigte der chinesische Batteriehersteller CATL die Serienproduktion einer Natrium-Ionen-Batterie für 2023 an. CATL beliefert unter anderem BMW, Daimler und Volkswagen mit Lithium-Ionen-Batterien und Tesla mit Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Die Ankündigung einer marktreifen Natrium-Batterie kam recht überraschend, denn für den Betrieb in Elektroautos ist einer der wichtigsten Punkte bei dieser Zellchemie nicht gegeben: Eine gute Energiedichte. Diese ist der entscheidende Faktor für eine hohe Reichweite, sie lag bei der Natrium-Batterie bisher deutlich unter der von Lithium-Ionen-Akkus. Aus diesem Grund wurde die Natrium-Batterie eher auf dem Gebiet der Speichertechnik gesehen, dort hat die Energiedichte weniger Relevanz als in einem Fahrzeug mit begrenzten Möglichkeiten für Raum und Gewicht.

Diesem Nachteil steht allerdings eine Vielzahl an Vorteilen gegenüber. Neue Maßstäbe könnte die Natrium-Batterie im Hinblick auf die Kosten setzen. Moderne Elektroautos sind zwar in einigen Preisklassen finanziell schon auf dem Level von Verbrennern, trotzdem ist der Akku weiterhin das mit Abstand teuerste Bauteil in einem Elektroauto. Da die Natrium-Batterie ohne die vergleichsweise teuren Rohstoffe Lithium, Nickel und Kobalt auskommt, kann sie den Preis von Elektroautos weiter nach unten treiben. Natrium ist das sechsthäufigste Element der Erde, überall zu finden und dementsprechend billig.

Die Natrium-Batterie weist eine hohe thermische Stabilität auf und ist sehr sicher. Zudem wird eine sehr hohe Lebensdauer prognostiziert. Diese Eigenschaft vertritt auch schon die im Fahrzeugbereich relativ neue Lithium-Eisenphosphat-Batterie (LFP), die Kilometerlaufleistungen an die Millionengrenze vertragen soll. Des Weiteren hat die Natrium-Batterie eine sehr hohe Leistungsdichte, kann also mit sehr hohen Leistungen geladen und entladen werden. Ersteres ist wichtig für kurze Ladezeiten am Schnelllader, CATL spricht von 15 Minuten Ladezeit von 0 auf 80%. Auch tiefe Temperaturen machen der Natrium-Batterie wenig aus: Bei -20 Grad soll sie noch immer 90% Kapazität bieten.

All diese Vorteile klingen sehr vielversprechend. Doch wie schnell ist es überhaupt möglich, eine neuartige Zelle wie die Natrium-Batterie in Masse zu produzieren? Auch hier ergibt sich ein entscheidender Vorteil: Die Produktion von Natrium-Batterien soll der von Lithium-Ionen-Batterien so ähnlich sein, dass hierfür dieselben Verfahren und somit vorhandene Infrastruktur genutzt werden kann. Das spricht für eine hohe Skalierbarkeit und eine nicht mehr ferne Markteinführung.

Es steht also die geringe Energiedichte als einziger Nachteil gegenüber vielen Vorteilen. CATL scheint dieses Problem in den Griff zu kriegen, sodass die Energiedichte für den Einsatz in einem Fahrzeug mit kleiner Reichweite ausreichend ist. In einem aktuellen Patent von CATL ist die Rede von 200 Wh/kg, das wäre ein bedeutender technischer Fortschritt. Zum Vergleich: Eine Lithium-Ionen-Batterie hat aktuell etwa 250 bis 270 Wh/kg Energiedichte.

Die Batterieentwicklung ist noch längst nicht am Ende. Mit der LFP-Batterie kam erst kürzlich eine sehr interessante Alternative zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien auf den Fahrzeugmarkt, die Natrium-Batterie könnte die nächste sein. Sie soll sehr gute technische Daten haben, sehr langlebig und vor allem sehr billig sein. Welche Reichweiten mit dieser Batterie möglich sind, werden wir vielleicht schon nächstes Jahr erfahren, wenn die Natrium-Batterie von CATL in Serie geht.

Bild: CATL

 

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