Natrium-Ionen-Batterie

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System hat sich in Einsatzumgebung bewährt, wettbewerbsfähige Produktion im Fall von Schlüsseltechnologien

Beschreibung

Natrium-Ionen-Batterien zählen zu den großen Trendthemen in der Batterieindustrie, wobei vielversprechende Ankündigungen und Pläne von Batterie- und Automobil-Herstellern eine schnelle Skalierung von NIB-Lösungen vermuten lassen. Im Unterschied zu den üblichen Lithium-Ionen-Akkus fungieren hierbei Natrium-Ionen als Träger der Ladung zwischen den Polen. Ein großer Vorteil von NIB liegt in der relativ unkritischen Rohstoffsituation für Natrium. Etwa 2,6 % der Erdkruste besteht aus Natrium, wobei die Vorkommen eine globale Verteilung aufweisen. 

Die Bandbreiten in den Marktprognosen für NIB sind groß. Prognostizierte Marktvolumina für das Jahr 2030 schwanken in einem Korridor von unter 50 GWh bis hin zu 600 GWh. Im Hinblick auf industrielle Pionier-Aktivitäten macht der Batterie-Hersteller CATL auf sich aufmerksam und präsentierte bereits im Jahr 2021 die 1. Generation seiner Natrium-Ionen-Batterie. Während diese noch eine vergleichsweise geringe Energiedichte aufweist (160 Wh/kg oder 280 Wh/l), setzte CATL seine Forschungsaktivitäten fort und kündigte für 2023 die Massenfertigung von Natrium-Ionen-Akkus an. Aufseiten der Automobil-Hersteller stattet BYD sein Modell „Seagull“ mit NIB aus. 

Eine Zusammenfassung der Potenziale, Herausforderungen und Zukunftsperspektiven der NIB-Technologie bietet Prof. Martin Winter (wissenschaftlicher Leiter des MEET-Batterieforschungszentrums): „Viele in der Community, auch wir, arbeiten an der Natrium-Ionen-Technologie. Sie hat noch einige Schwachstellen, etwa die geringe Zyklenzahl. Aber sie könnte ein Technologiepfad für die Zukunft sein zumal sie den Vorteil bietet, dass der Batteriehersteller das Fertigungsequipment weiterverwenden kann, das er für Lithium-Ionen angeschafft hat. Die Prozesse sind weitgehend gleich, und man verwendet ähnliche Elektrolyten, Separatoren und Gehäuse“ (Automobil Industrie 3 | 2022, S. 49)

Chancen
  • Natrium-Vorkommen gelten als sehr groß und global verteilt. Im Vergleich zu Li-Ionen können eine erhöhte Lieferkettenresilienz, aber auch ein günstiger Rohstoff-Abbau mit verringertem ökologischen Fußabdruck erreicht werden
  • hohe thermische Stabilität sorgt für schlechte Entflammbarkeit (weniger kühlungsbedürftig)
  • Produktionsprozesse und notwendiges Maschinen-Equipment im Vergleich zu Li-Ionen ähnlich
Herausforderungen
  • Geringere Energiedichte
  • Geringe Zyklenzahl  
Quellen:
  • Karle, Anton (2022): Elektromobilität. Grundlagen und Praxis. 6. Auflage. München: Carl Hanser Verlag.
  • Bork, Henrik (2023): Die fünf Top-Techniktrends. China Market Insider. In: Automobil Industrie 1, S. 42–43.

Trend

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System hat sich in Einsatzumgebung bewährt, wettbewerbsfähige Produktion im Fall von Schlüsseltechnologien