Natrium-Batterie: Vor- und Nachteile im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus

9 months ago

Der JAC Sehol E10X mag vielleicht keinen besonders klangvollen Namen tragen, dennoch sollte er in Erinnerung bleiben. Dies ist das erste chinesische Auto, das mit einer Natrium-Ionen-Batterie betrieben wird. Diese Technologie wird als vielversprechend angesehen. Aber kann dieser Akku wirklich alle Probleme lösen?

Hina, ein chinesischer Batteriehersteller, der möglicherweise nicht zu den bekanntesten gehört, ist dennoch einer der ersten, der Natrium-Batterien mit Kapazitäten von 100 kWh und 1 MWh produziert. Im Jahr 2022 hat das Unternehmen die Produktion mit einer Kapazität von einem GWh pro Jahr gestartet. Gemäß einem Bericht des Branchenportals Cnevpost hat Sehol in China nun das erste Elektroauto vorgestellt, das die Natrium-Ionen-Batterien von Hina verwendet. Erste Tests zeigen: Die Natrium-Batterie kann durchaus mit der Lithium-Ionen-Variante mithalten.

Sehol ist eine Marke von JAC-Volkswagen. Im Jahr 2017 schlossen sich der chinesische Hersteller JAC und Volkswagen zusammen und präsentieren nun den JAC Sehol E10X mit einer Natrium-Ionen-Batterie. Bereits seit 2021 ist das Fahrzeug mit einem Lithium-Ionen-Akku in den Varianten 20 kWh und 31 kWh erhältlich, zu einem erschwinglichen Preis von etwa 6.500 bis 10.500 Euro. Nun wird der Sehol E10X als Testfahrzeug für die neue Natrium-Batterie mit 25 kWh genutzt. Mit dieser Batterie erreicht das Elektroauto immerhin eine Reichweite von 250 Kilometern im Stadtverkehr. Erste Tests zeigen, dass der Akku eine Lebensdauer von 2.000 bis 3.000 Ladezyklen hat.

Die begrenzte Kapazität des Natrium-Ionen-Akkus liegt jedoch nicht an der Energiedichte des Natriums, sondern an der Größe des gewählten Testfahrzeugs. Mit einer Energiedichte von 120 Wh/kg liegt der Natrium-Akku nur geringfügig unter den 125 Wh/kg des ersten Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP) im Tesla Model 3 aus dem Jahr 2020. Der LFP-Akku weist eine Kapazität von 54 kWh auf und wiegt dabei 432 Kilogramm. Um die gleiche Leistung wie der LFP-Akku zu erzielen, müsste der Natrium-Ionen-Akku jedoch schwerer sein.

Hina, der Hersteller der Natrium-Ionen-Batterien, hat auch Modelle mit unterschiedlichen Energiedichten vorgestellt: 140, 150 und 155 Wh/kg. Damit liegt Hina etwas hinter CATL, dem weltweit größten Batteriehersteller, der bereits eine Energiedichte von 160 Wh/kg mit seinen Natrium-Akkus erreicht hat. In der zweiten Generation soll die Dichte sogar auf mehr als 200 Wh/kg gesteigert werden, was der Kapazität einer LFP-Batterie in Elektroautos entspricht.

Vor- und Nachteile im Vergleich

Die Natrium-Ionen-Batterie wurde bereits in den 1980er Jahren konzipiert. Aufgrund ihrer geringen Energiedichte galt sie lange Zeit als nicht wettbewerbsfähig. Die niedrige Energiedichte führte zu höherem Gewicht und höheren Kosten, was als wesentlicher Nachteil betrachtet wird.

Grundsätzlich funktionieren Natrium-Batterien ähnlich wie Lithium-Ionen-Batterien, jedoch werden statt Lithiumionen Natriumionen verwendet, um Energie zu speichern und freizusetzen. Beim Aufladen der Batterie strömen Natriumionen durch einen Elektrolyten und lagern sich an der negativen Elektrode ab. Beim Entladen wandern die Natriumionen zurück zur positiven Elektrode und geben dabei Energie ab.

Welche Vorteile bietet die Natrium-Ionen-Batterie?

Natrium ist weitaus häufiger verfügbar und kostengünstiger als das in den meisten Lithium-Ionen-Batterien verwendete Lithium. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die Produktionskosten für Natrium-Ionen-Batterien erheblich unter die herkömmlicher Batterien zu senken. Zudem weist Natrium eine höhere Stabilität im Vergleich zu Lithium auf, wodurch es weniger anfällig für Überhitzung und andere Sicherheitsprobleme ist.

Ein weiterer Pluspunkt der Natrium-Batterie liegt in ihrer Langlebigkeit. Die meisten Batterien haben eine begrenzte Lebensdauer, und im Laufe der Zeit nimmt ihre Leistung ab. Im Gegensatz dazu können Natrium-Ionen-Batterien eine längere Lebensdauer aufweisen, was bedeutet, dass sie seltener ausgetauscht werden müssen. Dies trägt auch zur Verringerung der Umweltbelastung durch die Entsorgung.

Auch ist eine Natrium-Batterie widerstandsfähig gegenüber Temperaturschwankungen. Sie behält in einem breiten Temperaturbereich stets 90 oder 100 Prozent ihrer Kapazität bei, was aufwändige Lademanagementprozesse überflüssig macht. Schnellladen erhält dadurch eine neue Dimension. Zudem ermöglicht die Bauweise der Na-Ion-Akkus im Elektroauto den direkten Aufbau der Batteriepacks auf Basis der Zellen, ohne dass Module erforderlich sind.

Gibt es Nachteile der Natrium-Ionen-Batterie-Technologie?

Es gibt jedoch auch einige Nachteile der Natrium-Ionen-Batterie. Ein großer Nachteil ist die Energiedichte, die im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien niedriger ist. Das bedeutet, dass Natrium-Ionen-Batterien mehr Platz benötigen, um die gleiche Energiemenge zu speichern. Dies stellt ein Problem für Elektrofahrzeuge dar, die begrenzten Raum für Batterien haben.

Ein weiteres Problem ist das Gewicht. Natrium-Ionen-Batterien sind in der Regel schwerer als Lithium-Ionen-Batterien, was sich negativ auf die Reichweite von Elektrofahrzeugen auswirkt.

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