CATL-Natrium-Ionen-Batterie: 10-mal günstiger als Tesla 4680

Bislang schien das Potenzial von Natrium-Ionen-Batterien, die deutlich weiter verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien zu ersetzen, sehr begrenzt. CATL hat die Ausgangslage nun jedoch grundlegend verändert.

Der chinesische Konzern stellte kürzlich die zweite Generation seiner Natrium-Ionen-Batterie vor – ein Wendepunkt, ja eine Revolution. Mit einer Energiedichte von 175 Wh/kg übertrifft sie sogar Lithium-Ionen-LFP-Batterien, kostet jedoch 7,5-mal weniger. Gegenüber Teslas zylindrischen 4680-Batterien mit NMC-Chemie ist sie sogar 10-mal günstiger.

CATL hat die Serienproduktion bereits aufgenommen. Was wäre daher ein besserer Zeitpunkt gewesen, Dr. Helena Braga, Forscherin an der Fakultät für Ingenieurwesen der Universität Porto, erneut einzuladen, um über Natriumbatterien zu sprechen? Sie stand bei Auto Talks – dem neuen redaktionellen Format von Razão Automóvel, das auf der ECAR Show Premiere feierte – auf der Bühne und half uns, die Technologie sowie ihr Potenzial einzuordnen:

Dr. Helena Braga zählt international zu den wichtigen Persönlichkeiten in der Batterieentwicklung. Besonders bekannt wurde sie durch ihre Arbeit an Festelektrolyten, einer Technologie, die ebenfalls das Potenzial hat, die Batterien der Zukunft zu revolutionieren.

Ihre Forschung weckte das Interesse von John Goodenough (1922-2023), Chemie-Nobelpreisträger und einer der Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie. In der Folge arbeitete sie mit ihm an der Forschung zu Festkörperbatterien zusammen.

Vor Kurzem stellte sie zudem eine innovative Batterie auf Natriumionenbasis (Salz) vor, die sich selbst wieder aufladen kann. Dieses Thema war der Anlass für eine Live-Ausgabe von Auto Rádio.

Natrium-Ionen-Batterien: eine günstigere und reichlich verfügbare Alternative

Im Unterschied zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien setzen Natriumbatterien auf ein Element, das tausendmal häufiger vorkommt: Salz. „Auf der Erde gibt es viel mehr Salz als Lithium“, erklärte Helena Braga. Beide Elemente kämen in denselben Salinen vor, doch lediglich 4 % des gewonnenen Materials seien Lithium.

Diese Verfügbarkeit erklärt zum Teil den genannten Preis von nur 10 US-Dollar pro kWh. Das liegt deutlich unter den rund 75 US$/kWh für LFP-Batterien – der von der chinesischen Automobilindustrie bevorzugten Technologie – und den etwa 100 US$/kWh für Teslas zylindrische NMC-4680-Batterien (Quelle: Bloomberg NEF).

Bei Auto Talks nannte Dr. Helena Braga einen weiteren Grund für die niedrigen Kosten dieser CATL-Natriumbatterien: Sie sind anodenlos, verfügen also nicht über eine herkömmlich eingesetzte Anode, die negative Elektrode.

Die Anode bildet sich erst während des ersten Ladezyklus. Das bringt erhebliche Vorteile für die Fertigung mit sich, denn für den Einbau der Anode sind keine Räume mit kontrollierter Atmosphäre mehr erforderlich, wie sie bei Lithium-Ionen-Batterien nötig sind. Weitere Gründe für den derart niedrigen Preis gibt es im obenstehenden Video zu sehen und zu hören.

CATL-Natriumbatterien: höhere Leistung und mehr Sicherheit

Der Vorteil dieser neuen Generation von CATL-Natriumbatterien beschränkt sich nicht auf die Kosten. Ihre Energiedichte entspricht mit rund 175 Wh/kg jener von LFP-Batterien, zudem sollen sie dieselbe Lebensdauer von 10 Tausend Ladezyklen erreichen.

Darüber hinaus vertragen sie niedrige Temperaturen bis -40º C besser. Weil sie keine Anode enthalten, sind sie potenziell auch wesentlich sicherer. Der Grund liegt in der ungewöhnlichen Architektur dieser CATL-Batterien. Aufgrund ihrer prägenden Eigenschaften vermutet die portugiesische Forscherin, dass es sich um Festkörperbatterien handelt.

In dieser Ausgabe von Auto Talks konnte Dr. Helena Braga auch die internationale Lage bei Innovation und Batterieproduktion beleuchten. China liegt dabei vor allen anderen, einschließlich Europas. Warum? Das lässt sich möglicherweise mit wenigen Worten zusammenfassen:

„Wir sind sehr stark an Bürokratie gebunden. Europa will auf dem Papier beschleunigen, zögert aber in der Praxis. China zeigt, wie es geht: Es investiert, produziert und geht Risiken ein.“

Dr. Helena Braga, Forscherin an der FEUP

Wiedersehen bei den nächsten Auto Talks

Es gibt daher reichlich Gründe, die jüngste Ausgabe von Auto Talks, dem neuen redaktionellen Format von Razão Automóvel, auf den gewohnten Plattformen anzusehen oder anzuhören: YouTube, Apple Podcasts und Spotify.