BAM will mit Kooperationsprojekt Natrium-Batterien-Technologie voranbringen

Auf der Suche nach Alternativen zu Lithium-Akkus widmet sich ein Kooperationsprojekt am Batteriezentrum der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) der Natrium-Ionen-Technologie. Das Vorhaben hat sich zum Ziel gesetzt, neuartige Kern-Schale-Verbundwerkstoffe zu entwickeln, um Akkus effizienter und sicherer zu machen.

Beim BAM werden Natrium-Ionen-Batterien als besonders vielversprechende Alternative zu Lithium-Produkten gesehen. Sie seien eine „Drop-in-Technologie“, die auf die gängige Batterieproduktion übertragen werden können, heißt es in einer Mitteilung. Doch die Technologie komme mit einer Schwachstelle – das Material des „Pluspols“ (vereinfachend auch: Anode), das BAM als den „Tank“ der Batterie bezeichnet und das entscheidend sei für dessen Effizienz.

Statt Graphit wie bei Lithium-Ionen, würden bei Natrium-Ionen bisher sogenannte Hard Carbons verwendet. In den Poren und Gängen des ungeordneten Kohlenstoffs können sich jedoch nicht nur Natrium-Ionen einlagern, sondern es gelangt auch Elektrolyt, die Ionen-leitende Flüssigkeit der Batteriezelle, hinein. Das führt zu unerwünschten Verlusten der Speicherkapazität und geht somit auf Kosten der Effizienz.

„Es ist sehr komplex, die ideale Struktur für diese neuartigen Materialien zu finden“, sagt Tim-Patrick Fellinger, Leiter des Verbundprojekts und Experte für Energiematerialien an der BAM. „Wir wollen dafür maßgeschneiderte Verbundwerkstoffe entwickeln, die möglichst vielen Natrium-Ionen Platz bieten, Elektrolyte aber fernhalten.“

Als Nachteile von Lithium führt das BAM begrenzte globalen Reserven des Alkali-Metalls an. Außerdem sei der Abbau aus Salzwasser „kostspielig und wenig umweltschonend“. Zudem benötigten Lithium-Batterien Cobalt und Nickel – Metalle, die ebenfalls unter problematischen Bedingungen abgebaut würden und zudem giftig seien. Natrium-Batterien hingegen bräuchten weder Nickel noch Cobalt, vor allem aber sei Natrium als natürlicher Bestandteil von Kochsalz leicht verfügbar.

An dem Projekt sind das Helmholtz-Zentrum Berlin, die TU Berlin sowie mehrere auf Kohlenstoffmaterialien für Batterien spezialisierte Unternehmen beteiligt. Gefördert wird es durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderung „Batterie 2020 Transfer“. „Wenn wir mit unserem Konzept erfolgreich sind, würde dies einen großen Innovationsschub für die Natrium-Ionen-Technologie insgesamt bedeuten“, sagt Fellinger.

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung hat wie berichtet das Batteriezentrum an ihrem Stammsitz in Berlin erst kürzlich eröffnet, um Innovationen in diesem Bereich voranzutreiben. Im Fokus stehen Untersuchungen zur Sicherheit sowie nachhaltige Batterie-Materialien.
idw-online.de