Natrium-Ionen-Batterien bieten eine vielversprechende Technologie
„Lithium-Ionen-Batterien entwickeln sich weltweit zu einer vorherrschenden Technologie und sind besser für das Klima als Technologien auf fossiler Basis, insbesondere wenn es um den Transport geht. Doch Lithium stellt einen Engpass dar. Man kann Lithium-Batterien nicht mit der gleichen Geschwindigkeit produzieren, wie man Elektroautos produzieren möchte, und die Vorkommen laufen Gefahr, auf lange Sicht erschöpft zu sein“, sagt Rickard Arvidsson. Darüber hinaus werden kritische Batteriematerialien wie Lithium und Kobalt größtenteils nur an wenigen Orten auf der Welt abgebaut, was ein Risiko für die Versorgung darstellt.
Die Entwicklung neuer Batterietechnologien schreitet rasant voran auf der Suche nach der nächsten Generation nachhaltiger Energiespeicher – die möglichst eine lange Lebensdauer haben, eine hohe Energiedichte aufweisen und einfach herzustellen sein sollten. Das Forschungsteam von Chalmers entschied sich für die Untersuchung von Natriumionenbatterien, die Natrium – eine sehr häufige Substanz, die in gewöhnlichem Natriumchlorid vorkommt – anstelle von Lithium enthalten. In einer neuen Studie haben sie eine sogenannte Ökobilanz der Batterien durchgeführt und dabei deren gesamte Umwelt- und Ressourcenbelastung bei der Rohstoffgewinnung und -herstellung untersucht.
Heutige Natrium-Ionen-Batterien werden voraussichtlich bereits zur stationären Energiespeicherung im Stromnetz eingesetzt, und bei weiterer Weiterentwicklung werden sie künftig voraussichtlich auch in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen.
„Energiespeicherung ist eine Voraussetzung für den Ausbau von Wind- und Solarenergie. Da die Speicherung überwiegend mit Batterien erfolgt, stellt sich die Frage: Woraus werden diese Batterien bestehen? Eine erhöhte Nachfrage nach Lithium und Kobalt könnte ein Hindernis für diese Entwicklung sein“, sagt Rickard Arvidsson.
Der große Vorteil der Technologie besteht darin, dass die Materialien in den Natrium-Ionen-Batterien reichlich vorhanden und auf der ganzen Welt zu finden sind. Eine Elektrode in den Batterien – die Kathode – verfügt über Natriumionen als Ladungsträger, die andere Elektrode – die Anode – besteht aus hartem Kohlenstoff, der in einem der von den Chalmers-Forschern untersuchten Beispiele aus Biomasse aus der Forstwirtschaft hergestellt werden kann . Auch im Hinblick auf Produktionsprozesse und Geopolitik stellen Natrium-Ionen-Batterien eine Alternative dar, die den Übergang zu einer fossilfreien Gesellschaft beschleunigen kann. „Batterien, die auf reichlich vorhandenen Rohstoffen basieren, könnten geopolitische Risiken und Abhängigkeiten von bestimmten Regionen verringern, sowohl für Batteriehersteller als auch.“ Ländern“, sagt Rickard Arvidsson.
