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Eine Tonne Lithium kostet derzeit ca. 80’000 USD, eine Tonne Natrium dagegen nur 300 USD.

In der Welt der Akkutechnologie bahnt sich eine mögliche Konkurrenz zwischen den bewährten Lithium-Ionen-Akkus und den vielversprechenden Natrium-Ionen-Akkus an. Bisher sind Lithium-Ionen-Akkus die unangefochtene Grösse und finden sich in zahlreichen Anwendungen, von Smartphones über Laptops bis hin zu Elektroautos. Doch die Natrium-Ionen-Akkus könnten bald als kostengünstige und langlebige Alternative in Erscheinung treten. In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf die jüngsten Entwicklungen und die Vor- und Nachteile dieser vielversprechenden Technologie.

Entscheidende Fortschritte in der Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien

In jüngster Zeit wurden entscheidende Fortschritte in der Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien erzielt, die einige ihrer früheren Schwächen überwinden. Eine dieser Schwächen war die geringere Energiedichte im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien. Nun sind Natrium-Ionen-Akkus für den Einsatz in Photovoltaikanlagen und Elektrofahrzeugen durchaus realistisch. Bereits im Jahr 2024 könnten die ersten Elektroautos mit Natrium-Ionen-Batterien auf den Markt kommen.

Vorteil 1: Geringere Kosten in der Herstellung und für Verbraucher

Der erste und vielleicht auffälligste Vorteil von Natrium-Ionen-Akkus liegt in den Kosten. Natrium, der Rohstoff für diese Batterien, ist weitaus häufiger und kostengünstiger verfügbar als das knappere Lithium. Die steigenden Kosten für Lithiumabbau und -verarbeitung haben zu höheren Preisen für Lithium-Ionen-Batterien geführt. Natrium-Ionen-Akkus könnten jetzt eine kostengünstige Alternative bieten, da der Rohstoff Natrium in grossen Mengen verfügbar ist.

Vorteil 2: Umweltfreundlicher als Lithium-Ionen-Batterien

Ein weiterer Vorteil der Natrium-Ionen-Technologie ist ihre Umweltverträglichkeit. Lithium wird oft in empfindlichen Ökosystemen abgebaut, was negative Auswirkungen auf die Umwelt hat. Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien erfordert auch den Einsatz von Materialien, die die Umwelt belasten. Natrium, aufgrund seiner grösseren Verfügbarkeit, bietet eine bessere Umweltbilanz. Obwohl auch die Herstellung von Natrium-Ionen-Batterien gewisse umweltbelastende Materialien erfordert, profitiert die Umwelt bereits von der Verwendung eines weit verbreiteten Rohstoffs wie Natrium.

Vorteil 3: Sicherheit bei Verwendung und Lagerung

Natrium-Ionen-Akkus sind im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus sicherer in der Anwendung. Lithium ist ein sehr reaktionsfreudiges Metall und empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen. Falsche Lagerung von Lithium-Ionen-Batterien kann zu erheblichen Sicherheitsrisiken führen. Natrium-Ionen-Batterien weisen eine geringere Gefahr in Bezug auf Brand und Reaktion auf Temperaturschwankungen auf.

Vorteil 4: Überdurchschnittliche Lebensdauer

Während die genaue Lebensdauer von Natrium-Ionen-Akkus noch nicht bekannt ist, wird sie voraussichtlich aufgrund der hohen Widerstandsfähigkeit des Natriums deutlich länger sein als die von Lithium-Ionen-Batterien. Lithium-Ionen-Akkus haben eine Lebensdauer von etwa 1.000 Ladezyklen, während Natrium-Ionen-Akkus bis zu 5.000 oder sogar 50.000 Ladezyklen erreichen könnten. Die höhere Lebensdauer, kombiniert mit niedrigeren Herstellungs- und Kaufkosten, macht Natrium-Ionen-Batterien äusserst attraktiv.

Vorteil 5: Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturschwankungen

Natrium-Ionen-Akkus sind bei extremen Temperaturen widerstandsfähiger. Die genauen Spezifikationen variieren zwar aufgrund der fehlenden Marktreife, aber sie sind weniger temperaturabhängig als Lithium-Ionen-Batterien. Dies eröffnet die Möglichkeit schnellerer Ladevorgänge, da einige Unternehmen Natrium-Ionen-Batterien entwickeln, die in nur 15 Minuten von 0 auf 100 Prozent aufgeladen werden können. Die geringere Temperaturanfälligkeit reduziert auch das Brandrisiko.

Nachteile der Natrium-Ionen-Batterien

Trotz der vielen Vorteile haben Natrium-Ionen-Batterien auch Nachteile. Der hauptsächliche Nachteil ist die geringere Energiedichte im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien. Dies bedeutet, dass für die gleiche Kapazität eine grössere und schwerere Batterie erforderlich ist. Obwohl Forschung und Entwicklung in diesem Bereich voranschreiten, sind die niedrigere Energiedichte und das höhere Gewicht derzeit noch Herausforderungen.

Einige weitere Nachteile, die hauptsächlich die Hersteller betreffen, sind die hohen Anschaffungskosten für Produktionsanlagen und die lange Amortisationsdauer aufgrund der begrenzten Bekanntheit von Natrium-Ionen-Batterien. Dies könnte zu einer langsamen Marktdurchdringung führen.

Wesentliche Einsatzbereiche: Natrium-Ionen-Akkus in PV und Fahrzeugen

Die langsame Marktdurchdringung wird voraussichtlich auch die Einsatzbereiche der Natrium-Ionen-Akkus beeinflussen. Diese Technologie ist besonders für die stationäre Nutzung und grösserer Fahrzeuge geeignet. In der stationären Anwendung könnten Natrium-Ionen-Batterien als PV-Speicher dienen, während sie in grösseren Fahrzeugen wie Elektroautos zum Einsatz kommen könnten. Dies sind entscheidende Aspekte für die Energiewende, die von umweltfreundlichen Batterietechnologien profitieren würden.

Beispiel 1: Natrium-Ionen-Batterien in Fahrzeugen

Ein Beispiel für den Einsatz von Natrium-Ionen-Batterien in Fahrzeugen stammt von Sehol, einem Joint Venture zwischen einem chinesischen und einem deutschen Autohersteller. Sie haben einen Kleinwagen mit einer Natrium-Batterie vorgestellt. Obwohl die Energiedichte der Batterie mit 120 Wh/kg geringer ist als die üblichen 160 Wh/kg, wird mit einem schnellen Ladevorgang und guter Leistung bei extremen Temperaturen geworben.

Beispiel 2: Natrium-Ionen-Batterien als PV-Speicher

Ein vielversprechenderer Anwendungsbereich für Natrium-Ionen-Batterien ist die Verwendung als PV-Speicher. Bisherige Speicherlösungen für Photovoltaikanlagen sind teuer und haben eine begrenzte Lebensdauer. Natrium-Ionen-Batterien könnten eine kostengünstige und langlebige Alternative bieten, die eine höhere Eigenverbrauchsrate von Solarstrom ermöglicht.

Natrium-Ionen-Akkus – was muss man noch wissen

Wann kommen Natrium-Akkus? Die breite Verfügbarkeit von Natrium-Ionen-Akkus in Fahrzeugen wird voraussichtlich ab 2024 oder 2025 erwartet, während sie derzeit noch in begrenztem Umfang verfügbar sind.

Wer stellt Natrium-Akkus her? Einige der Hersteller von Natrium-Ionen-Akkus sind HiNa, Pylontech, CATL und Tiamat Energy. Einige Automobilhersteller wie SEHOL und BYD planen ebenfalls den Einsatz von Natrium-Ionen-Akkus.

Wie funktionieren Natrium-Ionen-Akkus? Natrium-Ionen werden zur Speicherung elektrischer Energie verwendet und lagern sich in den Elektroden der Batterie ein. Ein Elektrolyt ermöglicht die Ionenleitung und den Stromfluss. Dies kann entweder in flüssiger oder fester Form erfolgen.

Fazit

Die Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien bietet vielversprechende Vorteile, insbesondere in Bezug auf Kosten, Umweltfreundlichkeit, Sicherheit und Lebensdauer. Obwohl einige Herausforderungen wie die geringere Energiedichte noch überwunden werden müssen, könnten Natrium-Ionen-Akkus eine wichtige Rolle in der Energiewende spielen und die Art und Weise, wie wir Energie speichern und nutzen, revolutionieren.

Bilder: Pixabay.com & Wikipedia