Natrium-Batterie wird günstige Alternative zu Lithium

Eine bahnbrechende Studie der RWTH Aachen University belegt, dass Natrium-Ionen-Batterien eine ernstzunehmende Alternative zu den dominierenden Lithium-Ionen-Akkus darstellen. Die am 28. Mai im Fachjournal Physical Science veröffentlichte Forschung untersuchte die Batterien des chinesischen Unternehmens HiNa, einem Spin-off der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, das bereits mit Autoherstellern wie JAC zusammenarbeitet.

Die Forscher um Moritz Schütte verglichen die HiNa-Batterien mit Teslas fortschrittlichen Lithium-Ionen-Zellen. Dabei nutzten sie die Impedanzspektroskopie, um die Gleichmäßigkeit von 120 Zellen zu messen, und testeten die Batterien bei Temperaturen von minus 20 bis plus 45 Grad Celsius. Das Ergebnis: Die Natrium-Batterien erreichen in den meisten Leistungsparametern und in der Produktionsqualität das Niveau der Tesla-Akkus. Besonders überrascht zeigte sich Schütte von der hohen Gleichmäßigkeit der Zellen.

Der entscheidende Vorteil liegt im Rohstoff: Natrium ist weltweit in großen Mengen verfügbar und deutlich günstiger als Lithium. Dies könnte die Herstellungskosten für Batterien drastisch senken und die Lieferkettenrisiken minimieren, die mit seltenen Erden verbunden sind. Die HiNa-Batterie verwendet zudem ein doppelseitiges Aluminium-Design, das den Widerstand reduziert und eine gleichmäßige Temperaturverteilung gewährleistet – eine Technik, die auch Tesla einsetzt.

Allerdings hat die Technologie noch Schwächen: Die Energiedichte ist geringer als bei den besten Lithium-Ionen-Zellen, und das Laden bei niedrigen Temperaturen bleibt eine Herausforderung. „Für Anwendungen, die häufiges Laden bei niedrigen Umgebungstemperaturen erfordern, sind geeignete Wärmemanagement- oder Betriebsstrategien wichtig“, erklärt Schütze. Dennoch zeigen die Batterien eine starke Leistung unter Last bei Kälte, was sie für den Einsatz in kalten Klimazonen attraktiv macht.

Die Forscher planen nun, die Ladeeigenschaften bei Minusgraden zu verbessern und die Materialien weiter zu optimieren. „Fortschritte bei Hartkohle-Anoden und Elektrolyt-Formulierungen könnten besonders vielversprechend sein“, so Schütte. Die Arbeit wurde vom deutschen Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt sowie vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Sollten diese Hürden überwunden werden, könnten Natrium-Ionen-Batterien eine kosteneffiziente Alternative für Elektrofahrzeuge, stationäre Stromspeicher und Netzdienste bieten. Für Entscheider in Unternehmen und Kommunen bedeutet dies: Die Energiewende wird nicht nur grüner, sondern auch günstiger und unabhängiger von geopolitischen Rohstoffkonflikten.