Energie-Alternative Natrium-Ionen-Batterien

Forscherinnen und Forscher des vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gegründeten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) arbeiten im Projekt TRANSITION gemeinsam mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) an Natrium-Ionen-Batterien der nächsten Generation.

Nach Angaben der Wissenschaftler könnten die neuen Natrium-Ionen-Batterien eine effiziente Alternative zu den gängigen Lithium-Ionen-Akkus sein. Aktuell werden passende Aktivmaterialien und Elektrolyte für den neuen Batterietypus entwickelt. Die Forscher erhoffen sich, mit ihrem Projekt einen wesentlichen Beitrag zu einem nachhaltigeren Energiespeichermarkt in Deutschland zu leisten. Gefördert wird TRANSITION vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 1,15 Millionen Euro über einen Zeitraum von drei Jahren.

Natrium-Ionen-Batterietechnologie für elektromobile und stationäre Speicheranwendungen

Zwar böten die vergleichsweise leichten und kompakten Lithium-Ionen-Batterien eine hervorragende Energie- und Leistungsdichte, dennoch müssten Alternativen gefunden werden, wie Professor Stefano Passerini, Direktor des HIU, ausführt: „Angesichts der zunehmend steigenden Nachfrage nach Lithium und den in der Lithium-Technologie eingesetzten Rohstoffen wie Kobalt werden jedoch Bedenken hinsichtlich der zukünftigen und langfristigen Verfügbarkeit der kritischen Rohstoffe und der Kosten laut. In diesem Szenario stellen Natrium-Ionen-Batterien eine alternative, kostengünstige und umweltfreundlichere Energiespeichertechnologie dar.“

TRANSITION fokussiert konkret auf die Entwicklung leistungsfähiger, flüssiger und polymerer Natrium-Ionen-Batterien, die auf der Kathodenseite Übergangsmetallschichtoxide und auf der Anodenseite Hartkohlenstoff aus Biomasse nutzen. Das Helmholtz-Team entwickelt im Projekt einen innovativen, auf Biomasse basierenden Hartkohlenstoff in Kombination mit wässrigen Bindemitteln und Aluminium als Stromabnehmer, während das ZSW-Team die Entwicklung kobaltfreier Kathoden vorantreibt und das Team der Friedrich-Schiller-Universität Jena die Forschungsaktivitäten koordiniert.

Passerini erklärt: „Dies ist das erste vom BMBF geförderte deutsche Konsortium, das an der Entwicklung hochskalierter Natrium-Ionen-Batterien arbeitet und ein breites Spektrum an Herausforderungen von der Materialentwicklung bis zur Herstellung von Prototypenzellen abdeckt. Die Entwicklung von hochskalierten Prototypen der Natrium-Ionen-Batterien und das Erreichen der gewünschten Ziele stellen eine große Herausforderung dar, die sich nur in einem Netzwerk mit den komplementären Kompetenzen der Partner bewältigen lässt.“