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Gibt es einen Durchbruch bei der Suche nach leistungsfähigen und gleichzeitig günstigen Stromspeichern? Ein Forscherteam in Stanford hat eine Batterie auf Natriumbasis entwickelt, die so viel Energie wie aktuelle Lithium-Ionen-Systeme speichern kann – aber zu einem Bruchteil der Kosten.
Natrium-Batterien sind kein neuer Ansatz. Doch das Team um Chemieingenieurin Zhenan Bao ist überzeugt, dass ihre Batterie es in Bezug auf Leistung und Kapazität mit Lithium-Ionen-Batterien aufnehmen kann. Bao räumt zwar ein, dass es vielleicht nie einen Rohstoff geben wird, der leistungsfähiger ist als Lithium. „Doch Lithium ist so rar und teuer, dass wir leistungsfähige, aber kostengünstige Batterien entwickeln müssen, die auf gut verfügbaren Materialien wie Natrium basieren.“ Natrium ist zum Beispiel in Kochsalz enthalten.
80 Prozent günstiger als Lithium-Ionen-Systeme
Die eingesetzten Rohstoffe sind für etwa ein Viertel der Batteriekosten verantwortlich. Eine Tonne Lithium zu gewinnen kostet 15.000 US-Dollar, während das in Stanford eingesetzte Elektrodenmaterial auf Natriumbasis schon für 150 Dollar pro Tonne zu haben ist. Den Forschern ist es gelungen, ihren Prototypen zu 20 Prozent der Kosten einer vergleichbaren Lithium-Ionen-Batterie herzustellen.
Ihre Natrium-Batterie besteht aus einer Kathode aus Natrium und Myo-Inositol, einem Stoff, der zum Beispiel in der Nahrung vorkommt und ebenfalls sehr gut verfügbar ist. Die Anode der Batterie besteht aus Phosphor. Je schneller Elektronen zwischen Kathode und Anode hin und her wandern, desto leistungsfähiger ist die Batterie. Für ihren Prototypen haben die Forscher aus Stanford diesen Prozess verbessert. Damit konnten sie die Leistungsfähigkeit der Batterie gegenüber früheren Versuchen erhöhen. Ab jetzt wollen sich die Forscher auf die Energiedichte konzentrieren. Je höher die Energiedichte einer Batterie, desto mehr Energie kann sie bei gleicher Größe speichern. Noch sind die Natriumbatterien zu groß für mobile Anwendungen.
Wie lange können die Kosten für Lithium-Ionen-Batterien noch fallen?
Leistungsfähige und günstige Batteriespeicher werden im Zuge der Energiewende dringend zur Netzstabilisierung benötigt. Auch Elektroautos brauchen leistungsfähige Batterien, die derzeit noch hauptsächlich für die höheren Anschaffungspreise verantwortlich sind. Die Batteriepreise fallen zwar seit Jahren. Doch die Nachfrage nach Lithium steigt rasant, und wird den Rohstoff in absehbarer Zeit verteuern. Nicht nur in Stanford wird deshalb seit langem an Alternativen geforscht. Natriumbasierte Speicher könnten eine Lösung sein, doch die Stanford-Batterie ist lediglich ein Ansatz, den die Forscher jetzt weiterverfolgen wollen. Sie sind jedoch zuversichtlich, dass sie die Batterie weiter verbessern können, so dass irgendwann ein marktfähiges Produkt entsteht.
Quellen / Weiterlesen:
Sodium-based batteries more cost-effective than lithium | Stanford News
Stanford’s Ultra-Cheap Batteries Are Ushering in a New Age in Energy | Futurism
Bildquelle: Wikipedia – Von Der ursprünglich hochladende Benutzer war W.J.Pilsak in der Wikipedia auf Deutsch – Übertragen aus de.wikipedia nach Commons., CC BY-SA 3.0