Ein neuer Umfeldbericht der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB, der in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPT, dem Lehrstuhl PEM der RWTH Aachen und dem Fraunhofer ISI entstanden ist, befasst sich mit Natrium-Ionen-Batterien (NIB) als alternative Batterietechnologie. Die Forschenden untersuchten die technologischen Eigenschaften der Batterie sowie die Aktivitäten in Forschung und Industrie bezüglicher dieser Technologie – beginnend bei der Materialherstellung über die Zellproduktion bis hin zur Entstehung von Anwendermärkten. Der Umfeldbericht entstand im Rahmen des vom BMBF geförderten Gesamtvorhabens »FoFeBat«.
NIB-Zellen zeichnen sich durch eine gute Ressourcenverfügbarkeit, Sicherheit und Tiefentladefähigkeit aus. Mit Blick auf die Materialien ist Natrium in Deutschland nahezu unbegrenzt und damit kostengünstig verfügbar, zum Beispiel in Form von Natriumchlorid, also Kochsalz oder Natriumcarbonat (Soda). Die erhöhte Rohstoffverfügbarkeit von Natrium (im Vergleich zu Lithium) macht es so zu einem leicht zugänglichen und potentiell skalierbaren Ausgangsrohstoff für Energiespeichersysteme. Natrium verfügt allerdings nicht über eine so hohe Energiedichte wie Lithium. Das heißt die NIB-Zelle kann weniger Energie zur Verfügung stellen als eine vergleichbare LIB-Zelle. Folglich wird derzeit vor allem daran geforscht die Energiedichte zu erhöhen.
Angesichts der hohen Nachfrage nach Lithium und den damit verbundenen Herausforderungen der Beschaffung, ist die Frage nach alternativen Batterietechnologien, die ohne Lithium auskommen, äußerst relevant. Neben der geopolitischen Beurteilung der Technologie und der Batterieindustrie müssen auch noch zahlreiche Herausforderungen in der Forschung und Entwicklung gelöst werden. Hinter dem Begriff »Natrium-Ionen-Batterie« verbirgt sich nämlich eine Vielzahl an Material- und Technologievarianten mit ebenso unterschiedlichen Eigenschaften bei der Produktion, Leistungsfähigkeit und natürlich auch dem Rohstoffbedarf. Noch ist nicht abzusehen, welche dieser Varianten sich in der Industrie durchsetzen wird oder ob es, vergleichbar zu den Li-LFP und Li-NMC Ausprägungen der LIB, mehrere Natrium-Ionen Technologien geben wird, die ggf. anwendungsspezifisch oder auch abhängig von regionalen Strategien eingesetzt werden. Der Forschungs- und Entwicklungsaufwand bleibt nicht zuletzt aufgrund dieser Parallelität von Technologieansätzen hoch
Die Bandbreite der im 57-seitigen Umfeldbericht analysierten Marktprognosen für NIB ist sehr groß. Der technologische Fortschritt wurde maßgeblich von asiatischen Unternehmen hervorgerufen. Mittelfristig betrachtet, werden die NIB nicht an die Leistungsmerkmale der LIB heranreichen. Ihre Stärke können sie jedoch insbesondere in Bezug auf stationäre Energiespeicher und zylindrische Batteriezellen ausspielen, die für kleinere Geräte und Power Tools verwendet werden.
Dr. Florian Degen, Bereichsleiter für Strategie- und Unternehmensentwicklung an der Fraunhofer FFB, weist auf den weiteren Förderbedarf und Ausbau der F&E-Aktivitäten hin, um den Einstieg in einen unabhängigen europäischen Markt zu ermöglichen: »In Deutschland und Europa sind die Voraussetzungen für den Erfolg von Natrium-Ionen-Batterien gegeben. Für den Aufbau einer NIB-Industrie wird entscheidend sein, wie sich die Preise und die Lieferkette für LIB-Materialien zukünftig entwickeln. Umso wichtiger ist es nun, die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschung zu fördern, damit deutsche Hersteller frühzeitig in die Produktion von Natrium-Ionen-Batterien einsteigen und diese Technologie als Ergänzung auf dem Batteriemarkt dienen können.« (oe)
