Natrium-Ionen-Akku: Ist der Durchbruch gelungen?

Seit langem sind Lithium-Ionen-Akkus die führende Akku-Technologie, und sie werden ständig weiterentwickelt. Sie sind allerdings durch knappe Rohstoffe begrenzt und deshalb relativ teuer. Jetzt könnte es eine echte Alternative geben: Wie Golem berichtet, haben eine ganze Reihe Forscher echte Durchbrüche bei Natrium-Ionen-Akkus erzielt.

Vielversprechende Veröffentlichungen

Kochsalz statt Lithium: Natrium-Ionen-Akkus basieren auf günstigen und gut verfügbaren Rohstoffen. Ihre Anoden enthalten kein Kobalt und können aus Biomasse hergestellt werden. Das heißt, wenn Natrium-Ionen-Akkus bei der Energiedichte und Lebensdauer noch näher an Lithium-Ionen-Akkus herankommen, wäre ein günstiger und umweltfreundlicher Akku in greifbarer Nähe. Und es scheint nach jahrelanger Forschungsarbeit jetzt endlich soweit zu sein, wie diverse Veröffentlichungen zeigen.

Neuste Ergebnisse von koranischen bzw. amerikanisch-chinesischen Forscherteams zeigen, dass Natrium-Ionen-Akkus verschiedener Zusammensetzungen mittlerweile schon 450 bis 500 Ladezyklen schaffen. Im letzten Jahr zeigte zudem ein chinesisches Team einen Akku, der sogar nach 1.200 Zyklen mit 12 Minuten Schnellladung noch 70 Prozent seiner Kapazität hatte. Das sind vielversprechende Entwicklungen.

Wo der Natrium-Ionen-Akku noch verbessert werden muss

Laut Golem besitzt der Akku aus Korea die höchste Kapazität, er braucht zudem überhaupt keine knappen Rohstoffe. Mit herkömmlichen 18650-Zellen könnte das Konzept zu einem Akkugewicht von 6,5 kg pro Kilowattstunde führen – aktuelle Lithium-Ionen-Akkus kommen auf knapp 4 kg/kWh. Doch der Natrium-Akku ist noch lange nicht am Ende seiner Entwicklung angekommen.

Ein Nachteil von Natrium ist die geringere Energiedichte der Akkus sowie ein anderes chemisches Verhalten. Die Materialen müssen deshalb ganz neu entwickelt werden. Andererseits lassen sich knappe Ressourcen damit leichter vermeiden, weil für Natrium mehr chemische Verbindungen möglich sind als beim Lithium, schreibt Golem. Und: Die beiden Akkukonzepte sind sich sehr ähnlich, so dass Fabriken für Lithium-Ionen-Akkus relativ leicht auch Natrium-Ionen-Akkus produzieren könnten.

Suche nach der besten Kathode

Auch beim Anodenmaterial haben Forscher große Fortschritte erzielt. Nach vielen Versuchen ist nun klar, dass Kohlenstoff in verkohlter Biomasse die beste Struktur aufweist. Als Materialien kommen etwa Holz, Maiskolben, aber auch Erdnussschalen oder Kaffeesatz in Frage. Wie Golem berichtet, geht es nun vor allem um bessere Kathodenmaterialien und dabei vor allem um die Energiedichte und noch mehr Ladezyklen bzw. alternativ niedrigere Kosten bei gleicher Größe.

Natrium-Ionen-Akkus und die Elektromobilität

Wenn Natrium statt Lithium die Basis der Akkus ist, ist auch ihre Herstellung in viel größerem Maßstab möglich, als es heute der Fall ist. Lithium ist teuer und selten, der Abbau ist mühsam. Die Materialen für Natrium-Ionen-Akkus sind dagegen nicht durch Abbau und knappe Reserven begrenzt. Und auch wenn Natriumakkus vielleicht nie zu 100 Prozent an Lithiumakkus herankommen, ist der niedrigere Preis doch in vielen Fällen wichtiger, schreibt Golem. Und mit ausreichend günstigen Akkus könnte endgültig das letzte Hindernis für die Elektromobilität fallen.

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