Deutsches Forschungsprojekt will Natrium-Ionen-Akkus voranbringen

7. Feb. 2025 — Lesedauer 3 min

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Powder-Up! Pilotanlage zur Herstellung von Aktivmaterialien für Natrium-Ionen Batterien. ZSW Ulm / Fraunhofer FFB

7. Feb. 2025 — Lesedauer 3 min

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt „Sodium-Ion-Battery Deutschland-Forschung – SIB:DE Forschung“ zielt darauf ab, die Eignung der Natrium-Ionen-Batterietechnologie (NIB, engl. SIB) für die europäische Energie- und Mobilitätswende zu evaluieren und eine zügige industrielle Umsetzung zu erreichen. Hierzu bündeln 21 nationale Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft ihre Expertise von der Batteriematerialentwicklung bis zur Fertigung großformatiger Zellen, um einen schnellen Transfer von Forschungsergebnissen in die praktische Anwendung zu ermöglichen.

Batteriezellen sind ein unverzichtbarer Bestandteil der von der Europäischen Union beschlossenen Mobilitätswende. Sie spielen zudem eine entscheidende Rolle bei der Integration großer Mengen erneuerbaren Stroms ins Netz und sind unerlässlich für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung beim Aufbau von 5G-Telekommunikationsstationen. Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterien die am häufigsten verwendeten Energiespeicher. Die Rohstoffabhängigkeit und -knappheit stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung für den Lithium-Ionen-Batteriemarkt dar. Sowohl für mobile als auch für stationäre Energiespeicher werden daher dringend vergleichbare Alternativen gesucht.

Natrium gilt als ein besonders unkritischer Rohstoff, ist gut verfügbar, preiswert und wird als sehr sicher eingestuft. Natrium-Ionen-Batterien können somit eine Schlüsselrolle spielen, um eine stabile und nachhaltige europäische Energieversorgung sicherzustellen.

Langzeitstabilität und hohe Energiedichte als Entwicklungsziel

Beim Einsatz alternativer Rohstoffe ist es wichtig, sowohl die Langzeitstabilität als auch die praktische Nutzung der theoretischen Energiedichten der Materialien und Zellen der Natrium-Ionen-Technologie im Vergleich zu herkömmlichen Entwicklungen zu optimieren, um die erforderliche Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Trotz ähnlicher elektrischer Eigenschaften können Lithium und Natrium nicht einfach austauscht werden. Chemische Unterschiede zwischen diesen Elementen führen aktuell zu technischen Herausforderungen, die eine schnellere Alterung der Natrium-Batterien zur Folge haben und deren Leistung beeinträchtigen.

Das SIB:DE Forschung-Projekt hat daher insbesondere zum Ziel, SIB-Aktivmaterialien zu identifizieren, die skalierbar hergestellt werden können und eine wettbewerbsfähige Zell-Performance bieten. Zudem ist die Entwicklung von SIB-Zelldemonstratoren und die Evaluierung der Drop-in-Fähigkeit der Technologie, die eine Integration in bestehende Produktionsprozesse der Lithium-Ionen-Technologie ermöglicht, von besonderer Bedeutung. Dadurch wird der Übergang zu neuen Technologien erleichtert und die Produktionskosten sowie die Entwicklungszeit können verringert werden. Um die Ergebnisse zu evaluieren, wird eine Bewertungsmatrix erstellt, die technologische, wirtschaftliche und ökologische Faktoren für verschiedene Materialsysteme und Prozesse berücksichtigt.

Mehr Wertschöpfung durch starke Partner

Das Projektkonsortium des SIB:DE Forschung-Vorhabens besteht aus sieben Industriepartnern und 14 akademischen Partnern, sowie einem erweiterten Kreis von derzeit 42 assoziierten Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft und ist somit das größte Konsortium innerhalb Deutschlands zu diesem Thema, das von der BASF koordiniert wird. Durch diese enge Verzahnung der Kompetenzen aus Wissenschaft und Industrie kann ein schneller Transfer der Forschungsergebnisse in die industrielle Skalierung gelingen und eine Marktdurchdringung der Natrium-Ionen-Technologie ermöglicht werden, so die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB in ihrer Mitteilung zum Projekt.

Während die akademischen Partner an den materialwissenschaftlichen und zelltechnischen Themen arbeiten, konzentrieren sich die Industriepartner auf die Skalierung der Materialien und der industrienahen Zellformate. Die Arbeiten münden in einer Empfehlung zur Umsetzbarkeit eines industrialisierbaren Prozesses als Schnittstelle zu den Produktionsthemen und Industrieformaten die in SIB:DE Entwicklung geplant sind, mit dem Ziel des Aufbaus eines vollständigen Ökosystems für eine Natrium-Ionen Batterieproduktion.

Mit ihren Arbeiten will die SIB:DE-Initiative einen bedeutenden Schritt in Richtung einer nachhaltigen und unabhängigen Batterieentwicklung in Europa darstellen und dazu beitragen, die Herausforderungen der Elektromobilität und erneuerbaren Energien zu bewältigen.

Quelle: Fraunhofer FFB – Pressemitteilung vom 06.02.2025

Michael Neißendorfer

Michael Neißendorfer ist E-Mobility-Journalist und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über Stromnetze, erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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pionierska:

Aus dem Text des Helmholtz Institute Münster auf der Seite des KFZ Jülich zu diesem Projekt vom 06.02.:

„… aims to identify SIB active materials that can be produced in a scalable way and offer competitive cell performance.“
„At the end of the project, the work will result in a recommendation on the feasibility of an industrializable process.“
„The main goal of the overall project is to establish a comprehensive ecosystem for the production of sodium-ion batteries.“

Also soll am Ende eine Empfehlung stehen, wie ein umfassendes Ökosystem für eine NIB-Fertigung aussehen könnte oder sollte.
Wobei „öko“ immer für ökologisch und/oder ökonomisch stehen kann.

Die NIB Komponenten sollen eine wettbewerbsfähige Zell-Leistung ermöglichen, im Wettbewerb womit ist damit nicht gesagt.
Sind es die bestehenden Produkte und Prototypen chinesischer Batteriehersteller wie CATL (kommerzielle NIB seit 2021), Farasis Energy (Kapazität von 30 kWh/Jahr in 2022 angekündigt, Ganzhou)) oder BYD (ebenfalls 30 kWh/Jahr, vor einem Jahr Baubeginn in Xuzhou)?

Das scheint mir noch ein langer Weg mit ungewissem Ausgang für ein mögliches Produkt auf Basis eines europäischen Ökosystems.
Es geht in Wahrheit wohl eher um eine geschickte Finanzierung der verschiedenen Forschungsinstitute (und industriellen Abteilungen) sowie Startups aus Steuergeldern.

Helmut L.:

Ich sehe die Zunkunft der Natrium-Ionen-Zellen nicht in der Automobiltechnik, sondern in Großspeichern für die Stromversorgung. Leider wurde dieser Aspekt überhaupt nicht erwähnt.
Natrium-Ionen-Batterien haben viele Vorteile, vor allem die geringen Produktionskosten, allerdings ist die Haltbarkeit (Zyklenfestigkeit) noch unbefriedigend. Auch dieser Aspekt wurde im Artikel nicht hinreichend berücksichtigt, sondern lediglich mit wenigen Worten idirekt addressiert.

Daniel W.:

Selbst wenn dabei ein Top-Produkt herauskommt, so ist es eher unwahrscheinlich, dass es in Deutschland produziert wird.

Also dürften die Super-Natrium-Ionen-Akkus wohl in China günstig produziert und dort auch gleich in günstige E-Autos eingebaut werden.

Die Unterhaltungselektronik „Made in Germany“ ist weitgehend „den Bach runter“, deshalb bekommen wir diese Produkte besonders günstig aus Fernost.

Wenn die deutsche Autoindustrie untergegangen ist, dann dürfte auch Indien soweit sein, um uns mit günstigen Fahrzeugen zu beliefern.

Kurz gesagt – mit zuviel Bürokratie, hohen Lohn- und Energiekosten sowie politischer Technologieoffenheit wird das nichts.

Stefan:

Es geht um Reduktion der Abhängigkeit von China und den Ländern, aus denen das Lithium kommt für Lithium Akkus kommt. Und mit Natrium Ionen Akkus ist das möglich. Weil Natrium überall auf der Erde verfügbar.

Kirk:

Ich fürchte, dass Natriumzellen der falsche Ansatz ist. Akkuzellen mit flüssigem Elektrolyt haben entscheidende Nachteile gegenüber Zellen mit festem Elektrolyt.
Daher denke ich, das Feststoffzellen langfristig zukunftsfähiger sind und der Invest dahingehend vermutlich besser aufgehoben wäre.

Frank2:

Also besser den PC ausschalten und bei der Begrünung von Deutschland helfen, oder Lastenräder bemalen?

Martin:

Aber hallo..!
Die Eckdaten:
Laufzeit: 1.2025-12.2027
Förderkennzeichen: 03XP0627C
Fördersumme: ~14 Mio. Euro

Währenddessen hat CATL die zweite (!) Generation seiner Natriumzellen angekündigt, die dieses Jahr an Testkunden gehen und (ab) 2027 in Serie produziert werden sollen. Das Forschungsprojekt kommt mindestens fünf Jahre zu spät, die Fördersumme ist locker um eine Zehnerpotenz zu gering…