Die Elektroauto-Industrie kriselt, denn die Nachfrage ist seit geraumer Zeit gering. Die Hauptgründe, die Menschen vom Kauf eines E-Autos abhält, sind der hohe Preis, die begrenzte Reichweite und die langen Ladezeiten.
Nun haben Wissenschaftler des „Korea Advanced Institute of Science and Technology“ (KAIST) eine leistungsstarke Natrium-Ionen-Hybridbatterie entwickelt. Die Energiedichte wird mit 247 Wattstunden pro Kilogramm angegeben. Die innovative Natrium-Batterie soll innerhalb von 26 Sekunden vollständig aufladbar sein. Darüber hinaus soll sie in Zukunft eine deutlich billigere Produktion von E-Autos ermöglichen. Damit wären möglicherweise zwei der drei größten Probleme der Industrie gelöst.
Die Forscher verwendeten dafür modifizierte Graphen-Schichten und spezielle Materialen, die man unter anderem aus Superkondensatoren kennt. Diese Speicher werden beispielsweise in der Formel-1 eingesetzt, um Bremsenergie zu speichern und kurzfristig wieder abzugeben. Insgesamt soll das eine deutlich schnellerer Ladedauer als bei bisherigen Natrium-Autobatterien ermöglichen. Die potentiellen Einsatzgebiete beschränken sich nicht auf E-Autos, sondern umfassen auch intelligente elektronische Geräte und Anwendungen in Luft- und Raumfahrt, heißt es in der Studie. Wie lange es bis zur Serienreife dauern würde, haben die KAIST-Forscher noch nicht verkündet.
Typen von Elektroauto-Batterien
Stark vereinfacht kann man Batterien für Elektroautos in vier Typen unterteilen. Einmal gibt es klassische Akkus mit Anode aus Lithium und einem hohen Kobalt-Anteil (Typ LCO), wie man sie in kleineren Dimensionen aus vielen Elektrogeräten kennt. Dann sind da die sogenannten Nickel-Mangan-Cobalt-Akkus (Typ NMC), die im Vergleich zu LCO-Batterien mehr Energie speichern können, aber aufgrund des hohen Rohstoffeinsatzes auch teurer sind.
Die relativ neuen „LFP“-Akkus sind aus einer Lithium-Eisen-Phosphat-Kombination zusammengesetzt und verzichten komplett auf die ethisch problematischen und kostenintensiven Materialien Kobalt und Nickel. Dieser Batterietyp galt aufgrund der niedrigen Energiedichte lange Zeit als zu ineffizient und zu schwer, um für Elektrofahrzeuge einsetzbar zu sein. Heute verbreitet er sich zunehmend und kommt auf einen Marktanteil von rund 30 Prozent. Auch BYD produziert solche Akkus.
Und dann existieren noch die Natrium-Ionen-Batterien (englisch: Sodium-), häufig einfach „Salz-Batterien“ genannt. Vorteile sind die sehr niedrigen Kosten, eine verminderte Kälteempfindlichkeit und mehr Ladezyklen. Hauptnachteil ist die geringe Reichweite wegen der begrenzten Energiedichte des Materials und des dadurch hohen Gewichts. CATL - der chinesische Platzhirsch im Batterie-Segment für E-Autos - produziert bereits seit drei Jahren einen Natrium-Akku mit einer verhältnismäßig geringen Energiedichte von 160 Wattstunden je Kilogramm.
Natrium-Batterien bieten viele Vorteile
Der Akku ist in einem Elektroauto mit einem Anteil von bis zu 40 Prozent nicht nur der größte Kostenpunkt, sondern auch das mit Abstand schwerste Bauelement. Die Königsdiziplin besteht darin, eine kostengünstige Batterie mit hoher Energiedichte und zugleich niedriger Ladezeit herzustellen.
Salzbatterien ermöglichen gegenüber herkömmlichen Lithium-Akkus eine Kosteneinsparung um bis zu 70 Prozent, weil die kostenintensiven Lithium- und Kobalt-Komponenten komplett wegfallen. Natrium ist auf der Erde als Kochsalz in erheblich größeren Mengen verfügbar als der aktuell wichtigste Batterie-Rohstoff Lithium. Deshalb setzt die Elektroauto-Industrie große Hoffnungen in Salz-Akkus.
Aktuelle Natrium-Batterien sind jedoch bislang aufgrund ihrer relativ geringen Reichweiten nur ein kleiner Nischenmarkt bei Elektrofahrzeugen. Das koreanische Forscherteam will diesen Nachteile nun behoben haben. Ihre Natrium-Batterie soll nicht nur günstig zu produzieren sein, sondern auch blitzschnell laden und eine durchschnittliche Energiedichte von 247 Wh/kg Kilogramm aufweisen. Die höhere Langlebigkeit in Bezug auf die Ladezyklen käme da noch oben drauf.
Warten auf die Innovation
Die Forscher aus Korea sind nicht die ersten, die eine angeblich bahnbrechende Batterie-Technologie für Elektroautos entwickelten. Chinesische Batteriehersteller wie CATL oder der Volkswagen-Partner Gotion, die direkt in der Praxis agieren, tun dies auch regelmäßig. Es bleibt vorerst abzuwarten, ob der Natrium-Ionen-Hybridakku in der Elektroauto-Fertigung industrielle Verwendung finden wird. Grundsätzlich ist es aber positiv, dass so eifrig an neuen Akku-Techniken geforscht wird. Genau solcher Innovationen bedarf es, um E-Autos günstiger, langlebiger und somit massentauglicher zu machen.
