Natrium-Ionen-Batterien (engl. sodium-ion battery, SIB) gelten als kostengünstige, nachhaltige Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus. Der Forscher Qingsong Wang von der Universität Bayreuth hat nun in einem internationalen Forscherteam eine SIB mit langer Lebensdauer und hoher Energie entwickelt. „Unser Ergebnis zeigt, dass Natrium-Ionen-Batterien auf industrieller Ebene sogar kostengünstiger und nachhaltiger sind als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien, die auf der Grundlage der Eisenphosphatchemie herzustellen sind“, sagte Wang.
Angesichts des ständig wachsenden Bedarfs an Energiespeichern geraten Natrium-Ionen-Batterie verstärkt in den Fokus der Forschung. Die leichte Zugänglichkeit und Verfügbarkeit von Natrium macht sie attraktiver und wettbewerbsfähiger: Die Kosten für Zellen dieses Typs sind bis zu 40 Prozent günstiger als Zellen auf Lithium-Ionen-Basis.
Durch die Verwendung von Elementen, die in der Erde reichlich vorhanden sind, und die Anpassung des Phasenwachstums der geschichteten Oxidkathode wurde nun unter Mitwirkung des Nachwuchsgruppenleiters Wang am Lehrstuhl für Anorganische Aktivmaterialen für elektrochemische Energiespeicher eine solche Batterie mit 165 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/Kg) validiert.
Der Batteriehersteller und Volkswagen-Partner arbeitet intensiv an Batteriezellen der nächsten Generation. Kürzlich wurde im Forschungszentrum der Schweden eine Zelle mit einer Energiedichte von über 160 Wh/kg getestet. Foto: Northvolt
Die Studie dazu veröffentlichte ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universitäten Bayreuth (Deutschland), Xiamen (China), Shenzhen (China), dem Argon National Laboratory (USA), sowie dem Physik-Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking (China) in Nature Energy.
„Auf lange Sicht können die Ergebnisse unserer Forschung die Mittelklasse-Elektrofahrzeuge erschwinglicher machen, da dann die Batterien für diese günstiger und langlebiger produziert werden können“, sagt Wang.
Erfolg beim Batteriehersteller Northvolt
Zuvor ist schon dem schwedischen Batteriehersteller – und Volkswagen-Partner – Northvolt ein wichtiger Erfolg bei der Entwicklung einer Natrium-Ionen-Batterie gelungen. Demnach testete Northvolt eine Zelle mit einer Energiedichte von über 160 Wh/kg im unternehmenseigenen Forschungs- und Entwicklungscampus. Die Natrium-Ionen-Technologie, die gemeinsam mit dem Forschungspartner Altris entwickelt wurde, soll die Grundlage für die Energiespeicherlösungen der nächsten Generation von Northvolt bilden.
In Kooperation mit dem Branchendienst energate.
In China hat derweil die Produktion der ersten Elektroautos mit Natrium-Ionen-Akkus begonnen. Berichten zufolge soll ein neuer E-Kleinwagen der chinesischen Marke Yiwei nun mit NatriumIonen-Batterie von Band rollen. Yiwei ist eine Marke der Anhui Jianghuai Automobile Group Corporation (JAC). JAC hat auch ein Joint-Venture mit Volkswagen.
Feststoffbatterien machen ebenfalls Hoffnung
Und auch bei europäischen Autoherstellern wächst das Interesse an Natrium-Ionen-Batterietechnologie. So gab der niederländische Autohersteller Stellantis bekannt, über seine Beteiligungsgesellschaft in das französische Start-up Tiamat zu investieren, das die Natrium-Ionen-Batterietechnologie entwickelt und vermarktet. Stellantis verspricht sich von der Technologie niedrigere Kosten, mehr Nachhaltigkeit, bessere Leistung bei niedrigen Temperaturen und schnellere Ladefähigkeit. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung sieht die Natrium-Ionen-Batterien für mobile Anwendungen kurz vor der weitreichenden Kommerzialisierung. Daneben werden auch in der Feststoffbatterietechnologie im Jahr 2024 Fortschritte erwartet.