Batterien ohne problematische Rohstoffe: Natrium-Ionen-Batterien statt Lithium-Ionen-Akkus

Die Tage der Batterien auf Lithiumbasis könnten gezählt sein. Der chinesische Hersteller Catl wird noch in diesem Monat mit der industriellen Fertigung von Natrium-Ionen-Batterien beginnen, das britische Unternehmen AMTE Power folgt im kommenden Jahr. Beiden Unternehmen ist es gelungen, Kapazität und Energiedichte so zu steigern, dass sie die Werte von Lithium-Eisenphosphid-Batterien (LEP) nahezu erreichen. LEP-Akkus werden zunehmend in Elektrofahrzeugen eingesetzt, obwohl sie schlechtere Werte als lupenreine Lithium-Ionen-Batterien haben. Dafür sind sie weniger feuer- und explosionsgefährdet.

Feuerfest und ohne Kupfer und Kobalt

Der Ersatz von Lithium durch Natrium hat viele Vorteile. In Form von Kochsalz (Natriumchlorid) und anderen chemischen Verbindungen ist dieses Metall sehr weit verbreitet, während Lithium langsam zur Mangelware wird. Seit Anfang 2020 hat sich der Preis bereits verdoppelt. Natrium-Ionen-Batterien benötigen zudem weder das ebenfalls rare Kobalt, das zudem mit umstrittenen Methoden wie Kinderarbeit abgebaut wird, noch Kupfer, dessen Preis ebenfalls steigt. Sie können weder brennen noch explodieren, weil der flüssige Elektrolyt, die die beiden Elektroden trennt, unbrennbar ist. Außerdem wird er erst bei einer Temperatur von minus 48 Grad Celsius fest, sodass dieser Akku bei allen gängigen Temperaturen Strom spendet.

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Marktreif innerhalb von zehn Jahren

Während Catl, das bisher ausschließlich Batterien auf Lithium-Basis baut – unter anderem für den kalifornischen Autohersteller Tesla – und gerade nahe Erfurt eine Gigafabrik hochzieht, seine Natrium-Ionen-Batterie selbst entwickelt hat, hat AMTE eine Lizenz des britischen Entwicklers Faradion gekauft, der diesen Batterietyp innerhalb von zehn Jahren zur Marktreife gebracht hat.

Die Anode der Faradion-Batterie besteht aus festem Kohlenstoff, der aus Biomasse hergestellt werden kann, also keine Belastung für das Klima darstellt. Die Kathode ist komplizierter aufgebaut. Sie besteht aus Natrium-Nickel-Mangan-Titan-Magnesium-Oxid. Teuerster Bestandteil ist Nickel. Das hat zur Folge, dass die Natrium-Ionen-Batterie zwar preiswerter herzustellen ist als die Konkurrenzprodukte, der Abstand allerdings geringer ist als die Hersteller gehofft haben. Allerdings besteht noch Verbesserungspotenzial. Während die Optimierung der Lithiumtechnik vor 40 Jahren begann, wird die Natrium-Ionen-Batterie erst seit weniger als 20 Jahren erforscht.