Lithiumfreie Natrium-Batterie: Vom Labor in die Produktion in den USA

• Natron Energy, ein Vorreiter bei Natrium-Ionen-Batterien, bereitete sich bereits vor zwei Jahren darauf vor, speziell gefertigte Natrium-Batterien in der Massenproduktion herzustellen
• Der für 2023 geplante Start verzögerte sich leicht, doch beim großmaßstäblichen Batterieaufbau blieb das Unternehmen nicht wesentlich zurück
• In dieser Woche wurde offiziell mit der Produktion von schnellen, langlebigen, lithiumfreien Natrium-Batterien begonnen und damit eine interessante neue Alternative im Bereich der Energiespeicherung auf den Markt gebracht
• Das chemische Symbol von Natrium ist Na, die Ordnungszahl ist 11; auf Englisch ist es Sodium, auf Deutsch Natrium. In Korea empfiehlt die Korean Chemical Society als wissenschaftlichen Fachbegriff den Gebrauch von „Sodium“, verwendet wird jedoch ebenfalls „Natrium"

Vorteile von Natrium-Ionen-Batterien gegenüber Lithium-Ionen-Batterien

• Natrium ist auf der Erde 500 bis 1000 Mal häufiger vorhanden als Lithium
• Zur Gewinnung von Natrium ist keine vergleichbar umweltschädliche Rohstoffgewinnung wie bei der Lithiumförderung erforderlich
• Natron stellt Natrium-Ionen-Batterien nur aus kommerziell verfügbaren Materialien wie Aluminium, Eisen und Mangan her
• Die Natrium-Ionen-Chemie von Natron kann über eine zuverlässige, geopolitisch stabile US-Inlands-Lieferkette beschafft werden; das gilt nicht für die üblichen Lithium-Ionen-Materialien Kobalt und Nickel

Warum die Natrium-Ionen-Technologie im Fokus steht

• Obwohl die Energiedichte hinter der Lithium-Ionen-Technik zurückbleibt, sind Na-Ionen-Batterien wegen schnellerer Zyklen, längerer Lebensdauer sowie einer sichereren, nicht brennbaren Endanwendung für stationäre Einsätze wie Rechenzentren und Backup-Speicher von E-Ladestationen besonders attraktiv
• Natron wurde 2013 gegründet und war einer der Pioniere dieser neuen Welle der Natrium-Ionen-Forschung und -Innovation
• Während sich die meisten Natrium-Ionen-Designs auf dem Laborstadium befinden, hat Natron sich zu einem der ersten großen Produktionsbetriebe weltweit entwickelt

Natrons Produktions- und Einsatzpläne für Natrium-Ionen-Batterien

• Geplant ist eine Produktionssteigerung auf bis zu 600 Megawatt pro Jahr, mit dem Ziel, als Modell für zukünftige Anlagen im Gigawatt-Maßstab zu dienen
• KI-Datencenter sind das ursprüngliche Ziel; der erste Versand ist für Juni vorgesehen
• Künftig soll der Fokus auf weitere Strommärkte in der Industrie ausgeweitet werden, u. a. auf Schnellladung für Elektrofahrzeuge und Telekommunikation

GN⁺-Meinung

• Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien ist die Energiedichte zwar niedriger, doch die schnellere Lade- und Entladegeschwindigkeit sowie die lange Lebensdauer machen sie zu einer attraktiven Alternative für USV und Notstrom
• Zwar treiben derzeit insbesondere chinesische Unternehmen wie CATL die Entwicklung der Natrium-Ionen-Technik voran, doch ist es ein positives Signal, dass auch die USA in die Kommerzialisierung einsteigen
• Wegen der Energiedichte wird die Nutzung vorerst vermutlich auf stationäre Energiespeicherung beschränkt bleiben, für mobile Anwendungen wie Elektrofahrzeuge werden jedoch weitere technische Fortschritte benötigt
• Der Umstand, dass geopolitische Risiken und Umweltprobleme der Lithiumförderung umgangen und eine US-Lieferkette aufgebaut werden können, dürfte ebenfalls ein Vorteil sein
• Solange große Anbieter von Elektrofahrzeugen und Batterien wie Tesla noch vollständig auf Lithium setzen, kann die Marktausweitung etwas Zeit brauchen; Natrium-Ionen werden sich jedoch als eine der stärksten Alternativen etablieren

[xguru]

Neulich habe ich mich wegen des Lithium-bezogenen Brettspiels (Salton Sea) ein wenig mit Lithium beschäftigt, und man sagte mir, dass es auf der Erde am meisten Lithium im Meer gibt. Dasselbe dürfte wohl für Natrium gelten. Natrium-Ionen-Batterien sind auch interessant.

[GN⁺]

Hacker News Kommentare

• In der Batterietechnik findet gerade eine regelrechte „Cambrian Explosion“ statt. From Energy entwickelt eine deutlich günstigere Iron-Air-Batterie als Lithium-Ionen, und North Harbour Clean Energy plant die Produktion langlebiger Vanadium-Flow-Batterien mit Langzeit-Speicherfähigkeit.
• Sodium-Ion-Batterien haben eine geringere Energiedichte als Lithium-Ionen, sind aber für mobile Geräte und Elektrofahrzeuge einsetzbar.
• Nach frühen Erfahrungen mit EV-Nutzern war die Fahrstrecke zwar kurz, reichte im Alltag aber aus. Mit Natrium-Ionen sind wohl auch 100–200 Meilen möglich; sind sie dabei noch günstig und lassen sich lange ohne Austausch nutzen, dürfte das für viele sehr attraktiv sein.
• Natrium ist häufig und günstig, daher eignet es sich gut für Batteriespeicher im Grid-Scale-Bereich. Man merkt, dass für nicht alle Anwendungsfälle die gleiche Kapazität wie bei Lithium-Ionen nötig ist.
• Jedes Jahr werden Technologien angekündigt, die zwei- bis fünfmal effizienter als Lithium-Ionen sind, aber nur selten reicht der Weg bis zur Produktion – diesmal sind die Erwartungen größer.
• Natrons Gründer Colin hat auf seiner zehn Jahre alten Doktorarbeit von Stanford aufgebaut und sich hartnäckig durchgeschlagen, bis die Produktion erreicht war. Ein seltenes Ergebnis, das großen Respekt verdient.
• Die Energiedichte von Natron liegt bei etwa 70 Wh/kg und ist damit recht niedrig, passt aber gut für stationäre Anwendungen. CATLs Sodium-Ion-Batterien liegen bereits über 160 Wh/kg und werden auch für den EV-Einsatz entwickelt.
• Ein Vorteil ist die Beschaffung über eine US-basierte Lieferkette ohne geopolitische Verwerfungen. Allerdings wäre ein US-Monopol auf globaler Ebene nicht wünschenswert.
• Grid-Scale-Batterien aus Salzwasser und Erde haben ebenfalls eine niedrige Energiedichte, sind aber günstig und brauchen keine Mobilität, was sie vielversprechend macht.
• Natrium ist reichlich vorhanden, und der Abbau ist nicht erforderlich, wodurch es zu einem preislich wettbewerbsfähigen Innovationstrend werden könnte.
• Dass man die Abhängigkeit von China auf null reduzieren kann, wäre ebenfalls ein großer Vorteil.