Bislang galt das Potenzial von Natrium-Ionen-Batterien als Ersatz für die verbreiteteren Lithium-Ionen-Batterien als sehr begrenzt. Nun hat CATL die Ausgangslage grundlegend verändert.
Der chinesische Konzern hat kürzlich die zweite Generation seiner Natrium-Ionen-Batterie vorgestellt – einen Wendepunkt, eine Revolution. Mit einer Energiedichte von 175 Wh/kg übertrifft sie sogar Lithium-Ionen-LFP-Batterien, kostet jedoch 7,5-mal weniger. Gegenüber Teslas zylindrischen 4680-Batterien mit NMC-Chemie ist sie sogar zehnmal günstiger.
CATL hat die Serienfertigung bereits aufgenommen. Was wäre also ein besserer Zeitpunkt, um Dr. Helena Braga, Forscherin an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Porto, erneut einzuladen und über Natriumbatterien zu sprechen? Beim Auto Talks – dem neuen redaktionellen Format von Razão Automóvel, das auf der ECAR Show Premiere feierte – erklärte sie die Technologie und ihr Potenzial:
Dr. Helena Braga zählt international zu den führenden Persönlichkeiten in der Batterieentwicklung. Besonders bekannt wurde sie durch ihre Arbeit an Festelektrolyten – einer Technologie, die auch die Batterien der Zukunft grundlegend verändern könnte.
Ihre Forschung weckte das Interesse von John Goodenough (1922–2023), Chemie-Nobelpreisträger und einer der Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie. In der Folge arbeitete sie mit ihm an der Erforschung von Festkörperbatterien zusammen.
Kürzlich stellte sie zudem eine innovative Batterie auf Natrium-Ionen-Basis (Salz) vor, die sich selbst wieder aufladen kann. Dieses Thema stand im Mittelpunkt einer Live-Ausgabe von Auto Rádio.
Natrium: eine günstigere und reichlich vorhandene Alternative
Anders als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien nutzen Natriumbatterien ein Element, das tausendmal häufiger vorkommt: Salz. „Es gibt auf der Erde viel mehr Salz als Lithium“, erklärte Helena Braga. Beide Elemente kämen in denselben Salinen vor, doch lediglich 4 % des geförderten Materials seien Lithium.
Diese Verfügbarkeit erklärt zum Teil den genannten Preis: nur 10 US-Dollar pro kWh. Das liegt deutlich unter den rund 75 US-Dollar/kWh für LFP-Batterien – der von der chinesischen Automobilindustrie bevorzugten Technologie – sowie unter den etwa 100 US-Dollar/kWh für Teslas zylindrische NMC-4680-Batterien (Quelle: Bloomberg NEF).
Bei Auto Talks nannte Dr. Helena Braga einen weiteren Grund für den niedrigen Preis dieser CATL-Natriumbatterien: Sie sind anodeless, verfügen also über keine fest eingebaute herkömmliche Anode, die negative Elektrode.
Die Anode entsteht erst beim ersten Ladezyklus. Das bringt erhebliche Vorteile in der Fertigung mit sich, weil keine Räume mit kontrollierter Atmosphäre mehr nötig sind, um die Anode einzubauen – wie dies bei Lithium-Ionen-Batterien der Fall ist. Weitere Gründe für den außergewöhnlich niedrigen Preis sehen und hören Sie im obigen Video.
Höhere Leistung und mehr Sicherheit
Der Vorteil dieser neuen Generation von CATL-Natriumbatterien beschränkt sich nicht auf den Preis. Sie erreichen dieselbe Energiedichte wie LFP-Batterien, rund 175 Wh/kg, und sollen eine vergleichbare Lebensdauer von 10.000 Ladezyklen bieten.
Darüber hinaus vertragen sie Minustemperaturen bis -40 °C besser und sind wegen der fehlenden Anode potenziell deutlich sicherer. Der Grund liegt in der ungewöhnlichen Architektur dieser CATL-Batterien. Die portugiesische Forscherin vermutet aufgrund ihrer charakteristischen Eigenschaften, dass es sich um Festkörperbatterien handelt.
In dieser Ausgabe von Auto Talks sprach Dr. Helena Braga auch über die internationale Entwicklung bei Innovationen und bei der Batterieproduktion. China liegt dabei vor allen anderen, einschließlich Europas. Warum? Vielleicht lässt es sich mit wenigen Worten zusammenfassen:
„Wir sind sehr stark an die Bürokratie gebunden. Europa will auf dem Papier beschleunigen, zögert aber in der Praxis. China zeigt, wie es geht: investieren, produzieren und Risiken eingehen.“
Dr. Helena Braga, Forscherin an der FEUP
Nächster Termin bei Auto Talks
Es gibt also viele gute Gründe, die neueste Ausgabe von Auto Talks, dem neuen redaktionellen Format von Razão Automóvel, auf den gewohnten Plattformen anzusehen oder anzuhören: YouTube, Apple Podcasts und Spotify.
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