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Nr 34 2021 www markttechnik de 3 Aktuell Nachrichten Fortsetzung von Seite 1 Marktreife Natriumdie Industrialisierung von Na tri umIonenBatterien CATL ver wendet nun als Kathoden Preu ßisch Weiß mit hoher spezifischer Kapazität und hat die Struktur des Materials zusätzlich durch eine Neuanordnung der Elektronen um gestaltet Auf diese Weise lässt sich der rasche Kapazitätsschwund beim zyklischen Laden und Entla den lösen Für die Anode hat das Unterneh men ein Hartkarbonmaterial entwi ckelt das sich durch eine besondere poröse Struktur auszeichnet Da durch lassen sich NatriumIonen im großen Umfang speichern und schnell transportieren auch die Zyklen festigkeit wird auf diese Weise verbessert Aktuell liegt die Energiedichte der Zellen bei 160 Wh kg Bei Raumtemperatur lassen sich die Zellen in 15 Minu ten auf 80 Prozent aufladen Darü ber hinaus können die Zellen bei einer Umgebungstemperatur von –20 °Cihre Kapazität zu mehr als 90 Prozent erhalten Dr Zeng kün digte an dass CATL im nächsten Schritt die Energiedichte auf 200 Wh kg steigern werde Das entspräche dann der Energiedichte von LithiumIonenZellen »Der Vorstoß von CATL könnte der Durchbruch für die Natrium IonenBatterietechnologie sein« bewertet Prof Dr Ing Andreas Jossen Inhaber des Lehrstuhls für Elektrische Energiespeichertechnik an der TU München »In der Ver gangenheit wurden allerdings nur Energiedichten von rund 100 Wh kg erreicht sodass die Technologie nicht für Elektrofahrzeuge beachtet wurde « Neben dem Umstand dass sich existierende Fertigungslinien für LithiumIonenZellen auf Nat riumIonenZellen umrüsten las sen wie CATL ankündigt spre chen für die NatriumIonenTech nologie als preis wertere Alternative zu Lithi umIonenSystemen aus Sicht von Prof Jossen vor allem auch der Einsatz preiswerter Mate rialien – so kann auf Kupfer Ko balt Nickel und Lithium verzichtet werden – sowie weniger energie aufwändige Herstellungsprozesse Graphit Einziger Nachteil bisher Es wären etwa 30 Prozent mehr Bauraum für die Batterie notwen dig In Deutschland und Europa so Prof Jossen »wurde die Natrium IonenTechnologie jedoch bislang etwas stiefmütterlich behandelt daher gibt es nicht so viele For schungsaktivitäten dazu« Eine Einschätzung die Dr Ulrike Wun derwald Leiterin der Arbeits gruppe Batteriematerialien des Fraunhofer IISB in Freiberg teilt »Mit der NatriumIonenTechnolo gie haben wir uns bisher noch nicht eingehend beschäftigt « In Freiberg arbeitet man aktuell an Aluminium IonenBatterien als potenziellem Nachfolger der LithiumTechnolo gie In Laborsystemen wurde mit Graphitpulver als Kathode bereits eine Energiedichte von 135 Wh kg in Bezug auf die Aktivmasse er reicht Für Natrium wie Alumi niumSysteme gilt aus ihrer Sicht »Aufgrund des prognostizierten enormen Bedarfs an elektrischen Speichern werden alternative Bat terietechnologien gefragt sein die auf gut verfügbaren und kosten günstigen Materialien basieren « Sie zeigt sich auch davon über zeugt »dass eine kostengünstigere Technologie bei gleicher oder nur geringfügig kleinerer Leistung im mer die Chance hat Marktanteile anderer Technologien zu überneh men« »Eine bedeutsame Initiative« nennt Prof Stefano Passerini der Koordinator des EERA Joint Pro gram on Energy Storage und Direk tor des HelmholtzInstituts in Ulm den Vorstoß von CATL und sieht »Europa einmal mehr in die Rolle des Nachzüglers gedrängt« Auch wenn die erste Generation der Na triumIonenZellen mit 160 Wh kg noch deutlich unter den 200 Wh kg der LithiumIonenBatterien lie gen »können sie diese im Extrem fall in all jenen Anwendungen er setzen die keine hohe Energie benötigen wie etwa in stationären Anwendungen leichten Nutzfahr zeugen im Stadtverkehr bei Lie ferdiensten bei der Müllabfuhr oder bei Stadtautos und Motorrol lern« »Ihr größter Vorteil gegenüber LithiumIonenBatterien liegt in den reichlich vorhandenen und kos tengünstigen Rohstoffen« bestätigt auch Dr Shalu Argawal Weiter führt die Analystin bei Yole Déve loppement aus »Fast das gesamte Lithium weltweit stammt aus vier Ländern Australien Chile China und Argentinien Außerdem ist die Gewinnung von Lithium nicht um weltfreundlich während Natrium in der Erdkruste über tausendmal mehr vorhanden ist als Lithium « Das macht sowohl Natrium als auch entsprechende Batterien viel kostengünstiger als ihre Gegenstü cke aus Lithium »Außerdem wird für die Kathoden von LithiumIo nenBatterien in der Regel Kobalt verwendet ein begrenzt verfügba res Metall das mit erheblichen ökologischen und humanitären Problemen verbunden ist Für die Kathoden von NatriumIonenBat terien wird in der Regel Natrium Metalloxid verwendet« so die Analystin Eine aktuelle Umfrage der Markt Technik bei führenden Bat terieherstellern zeigt dass man dort bislang offenbar nicht auf Natrium IonenBatterien setzt So gibt Oli ver Sonnemann Department Head Battery Sales bei Panasonic Indus try Europe zu Protokoll «dass wir NatriumIonenBatterien nicht als Technologie der Zukunft ansehen und uns eher in andere Richtungen bewegen« Bei GS Yuasa wollte man keine Einschätzung zu den Po tenzialen von NatriumIonenSys temen abgeben Holger Gritzka CEO des BatterieStartups Blacks tone Technology gibt NatriumIo nenBatterien dann eine Chance »wenn es gelingt die chemisch physikalischen Nachteile von Nat rium gegenüber Lithium im Zellde sign zu kompensieren« Ein Ersatz für LithiumIonen werden Nat riumIonenSysteme auf absehbare Zeit nicht sein »aber sie können über lange Zeit eine sinnvolle Er gänzung für bestimmte Anwendun gen sein« Letztlich sieht aber auch er als langfristige markttaugliche Alternative zu herkömmlichen Li thiumIonenSystemen nur Nat riumIonen und LithiumFestkör perbatterien an Und wie beurteilen die poten ziellen Anwender wie etwa Batte riekonfektionäre die Marktchancen von NatriumIonenSystemen? »Für den ConsumerMarkt halte ich das nicht für geeignet« so Wer ner Suter Managing Director der Tefag Elektronik »dafür ist die Energiedichte noch zu gering« Für stationäre und AutomobilAnwen dungen sieht er allerdings Möglich keiten »das wird aber noch dau ern« Eine Einschätzung die auch der ZVEI teilt Dort rechnet man derzeit etwa in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts mit der Markt reife weiterer Zell Prof Dr -Ing Andreas Jossen TU München »Leider ist die Natrium-Ionen-Batterietechnologie in Deutschland und Europa stiefmütterlich behandelt worden daher gibt es bei uns nicht so viele Forschungsaktivitäten hierzu « Prof Stefano Passerini Helmholtz-Institut Ulm »Der Vorstoß von CATL ist eine bedeutsame Initiative Im Extremfall können Natrium-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Systeme in all jenen Anwendungen ersetzen die keine hohe Energie benötigen « Seite 8