CATL, weltgrößter Hersteller von Antriebsbatterien für Elektroautos, hat die erste Generation von Natrium-Ionen-Batterien vorgestellt. Deren Energiedichte liegt noch leicht unter der von Lithium-Ionen-Zellen. Dafür sollen sie andere Vorteile haben: Sie sind extrem temperaturstabil und ihre Produktion kommt praktisch ohne die Verwendung seltener Materialien wie Lithium oder Kobalt aus.
Hauptvorteile seien Schnellladefähigkeit, thermische Stabilität, große Tieftemperaturleistung und hohe Integrationseffizienz. Die Energiedichte der Natrium-Ionen-Batteriezelle der ersten Generation könne bis zu 160 Wh/kg erreichen. Das liegt zwar noch leicht unter derjenigen von Lithium-Ionen-Batterien, sei aber noch steigerbar. Die Batterie könne zudem in 15 Minuten auf 80 Prozent bei Raumtemperatur aufgeladen werden.
Neue Materialien für Anode und Kathode
Es gibt jedoch auch einen Flaschenhals. Im Vergleich zu Lithium-Ionen haben Natrium-Ionen ein größeres Volumen. Sie brauchen also mehr Platz im Fahrzeug. Im Gewicht unterscheiden sie sich aber kaum von den gängigen Batteriepacks.
Außerdem gebe es höhere Anforderungen an die Strukturstabilität und die kinetischen Eigenschaften von Materialien. Daran forscht CATL seit Jahren. Beim Kathodenmaterial hat CATL Preussisch Weiß mit einer höheren spezifischen Kapazität verwendet. Außerdem sei die Volumenstruktur des Materials durch Neuordnung der Elektronen neu gestaltet worden. Dadurch sei das weltweite Problem des schnellen Kapazitätsschwunds beim Materialkreislauf gelöst worden.
Beim Anodenmaterialien hat CATL ein hartes Kohlenstoffmaterial entwickelt, das eine poröse Struktur aufweist. Die ermögliche die hohe Speicherfähigkeit und die schnelle Bewegung von Natriumionen sowie eine hohe Zyklenleistung.
Die Vorteile kombinieren
Das Szenario von CATL ist folgendes: Selbst bei extrem niedrigen Temperaturen von -20° C hat die Natriumbatterie eine Kapazitätserhaltungsrate von mehr als 90 Prozent. Gerade in kühleren Ländern könne die Technologie ihre Vorteile ausspielen. Und sie lässt sich mit klassischen Antriebsbatterien kombinieren. Der Konzern präsentierte gleichzeitig eine Batteriepack-Lösung, die Natrium-Ionen-Zellen und Lithium-Ionen-Zellen in einem Pack integriert. Ein Algorithmus steuert deren Zusammenarbeit. Das Batteriesystem kann somit den noch vorhandenen Energiedichtemangel der Natrium-Ionen-Batterie ausgleichen und ihre Vorteile der hohen Leistung und Leistung bei niedrigen Temperaturen erweitern.
Aber auch an der Energiedichte arbeitet CATL noch: Das Entwicklungsziel für die Energiedichte der nächsten Generation von Natrium-Ionen-Batterien besteht nach Unternehmensangaben darin, 200 Wh/kg zu überschreiten. (wa)
