In der heutigen Zeit, in der der weltweite Bedarf an leistungsstarken Energiespeichern stetig steigt, stellen Lithium-Ionen-Batterien (LIB) die derzeit gängigste Lösung dar. Laut der Humboldt-Universität zu Berlin sind sie momentan die am häufigsten eingesetzten Energiespeicher, wobei die jährliche Nachfrage aktuell etwa 1 Terawattstunde (TWh) beträgt. Prognosen für das Jahr 2030 zeigen jedoch, dass diese Zahl auf bis zu 6 TWh ansteigen könnte, angetrieben durch den Umstieg auf Elektrofahrzeuge, die bereits mehr als 70 Prozent der Batterienachfrage ausmachen.
Angesichts der Rohstoffabhängigkeit und -knappheit, die mit der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien verbunden sind, suchen Forscher und Unternehmen verstärkt nach Alternativen. Natrium-Ionen-Batterien werden als vielversprechende Lösung angesehen, da Natrium als unkritisch, gut verfügbar und günstiger Rohstoff gilt. Diese Technologie könnte insbesondere für eine stabile und nachhaltige Energieversorgung in Europa von entscheidender Bedeutung sein, wie das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) betont.
Projekt „SIB:DE FORSCHUNG“
Das Projekt „SIB:DE FORSCHUNG“, das mit rund 14 Millionen Euro gefördert wird, vereint 21 nationale Partner aus Wissenschaft und Industrie, um den schnelle Transfer von Forschungsergebnissen in die Praxis zu fördern. Unter der Leitung von Prof. Dr. Philipp Adelhelm, Professor für Physikalische Chemie an der HU Berlin, liegt der Fokus auf der Entwicklung und Verbesserung von Elektrodenmaterialien sowie innovativen Ladekonzepten für Natrium-Ionen-Batterien.
Im Rahmen des Projekts werden Kohlenstoffmaterialien für den Minuspol erforscht. Die Identifizierung skalierbar herstellbarer Aktivmaterialien, die eine wettbewerbsfähige Zell-Performance gewährleisten, steht ebenso im Vordergrund, wie die Entwicklung von Zelldemonstratoren. Auch die Sicherheit der Batterien wird intensiv untersucht, insbesondere in Bezug auf Nebenreaktionen, die potenziell ihre Verwendung beeinträchtigen könnten.
Niedrigere Leistung und langfristige Ziele
Aktuell erreichen Natrium-Ionen-Batterien nicht die hohe Leistungsfähigkeit ihrer Lithium-basierten Pendants. Dennoch verfolgt das Projekt mehrere Ziele, darunter die Verbesserung der Langzeitstabilität und der Energiedichte sowie die Senkung der Produktionskosten. Zudem ist die Projektlaufzeit von Januar 2025 bis Dezember 2027 angesetzt und wird durch den Chemiekonzern BASF koordiniert.
Obwohl der Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien momentane Herausforderungen birgt, ist die Entwicklung alternativer Technologien wie den Natrium-Ionen-Batterien von großer Relevanz. Diese Alternativen könnten nicht nur die geopolitischen Abhängigkeiten verringern, sondern auch zur Reduzierung von Rohstoffengpässen beitragen, da Europa über ausreichende Ressourcen für die Entwicklung verfügt.
Fraunhofer ISI hebt hervor, dass alternative Batterietechnologien wie Metall-Ionen-, Metall-Schwefel- und Redox-Flow-Batterien weiterhin intensiv erforscht werden. Diese Technologien haben zwar ihre eigenen Herausforderungen, bieten jedoch potenziell nachhaltige Lösungen für die zukünftige Energiespeicherlandschaft in Europa. Insbesondere bei Redox-Flow-Batterien zeigt sich, dass Europa gegenüber LIB-technologien in der Entwicklung besser aufgestellt ist, wobei bestehende Ressourcen effektiv genutzt werden können.
Insgesamt markiert die Forschung an Natrium-Ionen-Batterien einen bedeutenden Schritt in Richtung einer widerstandsfähigen und nachhaltigen Energiezukunft, während die Branche darauf hinarbeitet, die oben genannten Herausforderungen zu meistern und neue Technologien zu etablieren, um den steigenden Bedarf zu decken.
Für weitere Informationen zu den aktuellsten Entwicklungen in der Batterieforschung und den Herausforderungen für alternative Technologien lesen Sie die Artikel von der Humboldt-Universität hier und vom Fraunhofer ISI hier.