Chalmers University legt Lebenszyklus-Analyse für Na-Ion-Batterien vor
Natrium-Ionen-Akkus haben der Studie der schwedischen Universität zufolge in etwa die gleichen Auswirkungen auf das Klima wie ihre Lithium-Ionen-Pendants, bieten aber den großen Vorteil, dass keine Gefahr besteht, dass die Rohstoffe ausgehen. Denn: Natrium ist eine sehr häufig vorkommende Substanz, die in gewöhnlichem Natriumchlorid enthalten ist.
Heutige Natrium-Ionen-Batterien können den Forschern zufolge bereits für die stationäre Energiespeicherung im Stromnetz verwendet werden – „und bei weiterer Entwicklung werden sie in Zukunft wahrscheinlich auch in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen“. Auch produktionstechnisch und geopolitisch gesehen seien Natrium-Ionen-Batterien eine Alternative, die den Übergang zu einer fossilfreien Gesellschaft beschleunigen können. „Batterien, die auf reichlich vorhandenen Rohstoffen basieren, könnten geopolitische Risiken und Abhängigkeiten von bestimmten Regionen verringern, sowohl für Batteriehersteller als auch für Länder“, so Rickard Arvidsson, Professor für Umweltsystemanalyse bei der Universität. Dabei verweist die Chalmers University of Technology auch auf die neuen Vorgaben des Gesetzes zur Sicherung kritischer Rohstoffe, für das das EU-Parlament diese Woche gestimmt hat.
„Je nachdem, welches Szenario man betrachtet, liegen Natrium-Ionen-Batterien am Ende zwischen 60 und etwas mehr als 100 Kilogramm Kohlendioxid-Äquivalente pro Kilowattstunde theoretische Stromspeicherkapazität, was niedriger ist als bisher für diesen Typ von Natrium-Ionen-Batterien angegeben. Es handelt sich eindeutig um eine vielversprechende Technologie“, so Rickard Arvidsson weiter.
Bei der vorgelegten Studie handelt es sich genau genommen um eine prospektive Lebenszyklusbewertung von zwei verschiedenen Natrium-Ionen-Batteriezellen, bei der die Umwelt- und Ressourcenauswirkungen von der Rohstoffgewinnung bis zur Herstellung einer Batteriezelle untersucht wurden. Beide Arten von Batteriezellen basierten hauptsächlich auf reichlich vorhandenen Rohstoffen, heißt es: „Die Anode besteht aus Hartkohle, die entweder aus biobasiertem Lignin oder aus fossilen Rohstoffen gewonnen wird, und die Kathode aus so genanntem „Preußisch Weiß“ (bestehend aus Natrium, Eisen, Kohlenstoff und Stickstoff). Der Elektrolyt enthält ein Natriumsalz.“
Die Produktion wurde so modelliert, dass sie einer zukünftigen, großtechnischen Produktion entspricht. So basiert die tatsächliche Produktion der Batteriezelle auf der heutigen Großproduktion von Lithium-Ionen-Batterien in Gigafabriken.
Getestet wurden zwei verschiedene Strommixe sowie zwei verschiedene Arten von so genannten Allokationsmethoden – also die Aufteilung von Ressourcen und Emissionen.
Zur Einordnung: Natrium-Ionen-Batterien sind eine in den vergangenen Jahren wieder aufgekommene Technologie, die im E-Auto-Bereich eine klare Kostensenkung mit sich brächte. Schließlich ersetzt das günstige Natrium das inzwischen sehr teuer gewordene Lithium. Ein Aber folgt jedoch auf dem Fuße: Natrium-Ionen-Batterien sind dafür bekannt, eine geringere Energiedichte zu haben. Die Vor- und Nachteile sowie das Potenzial der Technologie haben wir bereits von Experten bewerten lassen. Das Ergebnis lesen Sie hier.
Vor allem in China wenden sich die großen Player in der Tat zunehmend Natrium-Ionen-Batterien zu: So unterzeichneten kürzlich BYD und Huaihai einen Vertrag zum Bau eines Werks für Natrium-Ionen-Batterien in China mit einer Jahreskapazität von 30 GWh. Auch CATL plant die Produktion von Natrium-Ionen-Zellen ab 2023. Ebenso das chinesische Startup Zoolnasm ab 2024. In Europa hat bisher nur der schwedische Batteriezellen-Hersteller Northvolt seinen Einstieg in das Geschäft mit Natrium-Ionen-Batterien angekündigt.
Auf Forschungsebene tut sich aber auch hierzulande viel: EAS Batteries, Ionic Liquids Technologies und drei Institute der TU Braunschweig gaben beispielsweise erst kürzlich bekannt, im Projekt NaNaBatt Produktionsprozesse für Natrium-Ionen-Zellen zu entwickeln, die vor allem nachhaltig und kosteneffizient ausfallen sollen.
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