Natrium-Ionen-Akkus vertragen Kälte und Hitze besser, sind sicherer, billiger – aber etwas schwerer. Große Hersteller wie CATL, BYD oder GM setzen zunehmend auf die neue Salzbatterie.
In diesem Jahr könnten die Hersteller erstmals größere Stückzahlen von Natrium-Ionen-Batterien in E-Autos verbauen. Damit jedenfalls rechnet Ni Jun, Produktionschef von CATL, dem größten Akku-Hersteller weltweit. Seiner Einschätzung nach laufen bis zum Jahresende zehn- bis zwanzigtausend Stromer mit Natrium-Ionen-Batterien (NIB) vom Band.
Die diversen Natriumverbindungen, aus denen NIB hergestellt werden, basieren auf Salz. Daher auch die gängige Bezeichnung Salzbatterie. Salz gibt es reichlich und überall auf der Welt. Verglichen mit Lithium ist der Abbau von Salz wenig umweltschädlich. Akku- und Autobauer brauchen kaum Skandale wegen Kinderarbeit oder Ökoschäden zu befürchten. Vor allem: Die Lieferkette für den wohlfeilen Rohstoff dürfte so gut wie immer gesichert sein. In der Vergangenheit schwankte der Lithiumpreis hingegen teilweise um das Zehnfache. Der Markt für den raren Rohstoff ist schwierig. Es gibt nur wenige Lieferländer und nur wenige Weiterverarbeiter. Letztere befinden sich vor allem in chinesischen Händen. Auch bei den Abnehmern bestimmen wenige – oft chinesische – Spieler den Markt.
Lithium ist knapp
Hinzu kommt, dass der Lithiummarkt nur einen Bruchteil des Bedarfs decken kann, wenn sich die E-Mobilität so entwickelt, wie von Politikern und Klimaschützern erhofft. Eine Analyse des internationalen Consulters Kearney in Zusammenarbeit mit dem World Economic Forum geht davon aus, dass im Jahr 2035 die Lithiumförderung nur ein Drittel der erwarteten Nachfrage decken kann. Zwar gibt es alternative Quellen, doch angesichts der Vorlaufzeiten von zehn bis zwanzig Jahren für die Einrichtung neuer Bergwerke gewinnen Lithium-freie Alternativen wie die Salzbatterie an Bedeutung.
Darüber hinaus scheint die weitere Optimierung der Lithium-Technik schwieriger zu sein, als bislang erwartet. Erst vor wenigen Tagen verpasste CATL-Boss Robin Zeng den Hoffnungen auf eine baldige Marktreife der Festkörperbatterie einen Dämpfer. Seiner Einschätzung steht der Durchbruch zur Massenherstellung vorerst nicht an. Auf einer Skala von eins bis neun stufte Zeng den Stand der Entwicklung bei vier ein. Stufe neun stünde für Massenfertigung. Die Festköperbatterie gehört jedoch zu den großen Hoffnungsträgern der E-Autobauer. Sie liefert etwa die doppelte Energiedichte pro Kilogramm als herkömmliche Flüssigbatterien. Sie ist kälte- und hitzebesträndiger, sicherer, langlebiger und lädt schneller.
Salzbatterie holt auf
CATL forscht seit etwa zehn Jahren an Natrium-Ionen-Batterien. Bislang hat der der chinesische Akku-Riese rund 1,5 Milliarden US-Dollar für die Entwicklung der Salzbatterien ausgegeben. Im April stellte CATL eine neuentwickelte NIB unter dem Markennamen Naxtra vor. Die neue Batterie erreicht – nach Unternehmensangaben – eine Energiedichte von 175 Wattstunden pro Kilogramm. Damit unterscheidet sie sich in dem Punkt nur noch wenig von Lithium-Akkus. Die in E-Fahrzeugen verbauten Li-Ion-Akkus speichern in der Regel zwischen 160 und 180 Wattstunden pro Kilogramm, selten mehr als 200 Wattstunden pro Kilogramm.
Die geringere Energiedichte macht die Salzbatterie jedoch durch andere Vorteile wett. So soll der Naxtra-Akku selbst bei minus 40 Grad noch 90 Prozent seiner Kapazität halten. Laut ADAC vermindert sich die Reichweite von Elektroautos mit herkömmlichen Lithium-Batterien bei Temperaturen von nur minus 7 Grad Celsius dagegen um etwa 40 Prozent. Auch hohe Temperaturen bis zu 70 Grad schränken die Leistungsfähigkeit der NIB kaum ein.
Kaum Feuergefahr
Damit nicht genug: Der neue Wunderakku scheint so gut wie unentzündbar. Bei öffentlichen Demonstrationen folterten Techniker die Stromspeicher mit Nadeln, Bohrern und Sägen. Gängige Li-Ion-Akkus wären dabei in Feuer aufgegangen. Dank der geringeren Brandgefahr kommen die Salzakkus mit einem leichterem Gehäuse und weniger Kühl- und Heizvorrichtungen klar. Das gleicht die geringere Leistungsdichte des Naxtras teilweise aus.
Auch bei der Ladegeschwindigkeit schneiden die Salzakkus gut ab. Im E-Fahrer-Alltag dauert eine Ladung von zehn auf 80 Prozent weniger als 15 Minuten. Fahrzeuge mit Li-Ion-Akkus brauchen dafür in der Regel deutlich länger. Dazu kommt noch der Preisvorteil. Laut CATL dürfte er schon mittelfristig bei 60 Prozent liegen. Denn nicht nur das teure Lithium erübrigt sich. Auch rare Materialien wie Kobalt, Nickel oder Mangan sind entbehrlich.
Salzbatterie steht erst am Anfang
Kurt Kelty, Vizepräsident bei General Motors für Akku-Technik und Nachhaltigkeit, führt noch ein weiteres Argument für den möglichen Siegeszug der Natrium-Ionen-Batterien an. Die Lithium-Technik habe sich in den vergangenen 25 Jahren zwar deutlich verbessert. Doch nun sei die Technik reif, die Verbesserungskurve flache ab. Die NIB-Technik hingegen stünde erst am Anfang der Entwicklungskurve. Kelty erwartet in den kommenden Jahren Aufholschritte. Die Energiedichte der Natrium-Ionen-Zellen werde wachsen, möglicherweise sogar die der Lithium-Ionen-Zellen übertreffen. Beschleunigt werde die Forschung auch durch die ähnliche Zellarchitektur. Damit könnte die Expertise aus der Lithium-Technik zum Teil auf die Natrium-Technik übertragen werden.
Auch BYD spielt mit
Auch der zweitgrößte Batterieproduzent weltweit, der chinesische Akku- und Autobauer BYD treibt die Entwicklung seiner NIB-Plattform voraun. Die dritte Generation der Plattform soll bis zu 10 000 Ladezyklen ermöglichen. Gängige Lithium-Batterien schaffen bis zu 3000 Ladezyklen. BYD hatte – zusammen mit dem Kleinfahrzeugbauer Huaihai – bereits vor zwei Jahren mit dem Bau eines 30-GWh-Werks für Salzbatterien im ostchinesischen Xuzhou begonnen.
Mehr: Battery News; Telepolis; GM News
Das ist technischer Fortschritt !
Der, dem es gelingt, kostengünstig mehr Qualität zu produzieren, wird sich am Markt durchsetzen.