Ein Forschungsteam der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Deutschland hat kürzlich bedeutende Fortschritte in der Natrium-Ionen-Batterietechnologie erzielt. Durch das Beschichten eines schwammartigen Hartkohlekerns mit einer maßgeschneiderten Dünnschicht aus Aktivkohle konnte das Team die anfängliche Effizienz der Batterie von 18 % auf 82 % steigern, was einer Leistungssteigerung von nahezu dem Vierfachen entspricht. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

Natrium-Ionen-Batterien stehen aufgrund ihrer reichhaltigen Materialien, geringeren Kosten und höheren Sicherheit im Fokus der Aufmerksamkeit. Während des Batterieherstellungsprozesses führt jedoch eine chemische Reaktion zwischen der Hartkohle-Anode und dem Elektrolyt zu Kapazitätsverlusten. Das BAM-Team erklärt: „Elektrolytmoleküle zersetzen sich an der Hartkohle-Anode und dringen in die Poren ein, wodurch Raum besetzt wird, der eigentlich für die Speicherung von Natriumionen vorgesehen ist.“ Die Dünnschicht-Aktivkohle wirkt ähnlich wie ein Filter, der Natriumionen passieren lässt, während sie den Elektrolyt blockiert, und löst dieses Problem effektiv.

In Bezug auf die Anwendung machen die Sicherheitsvorteile von Natrium-Ionen-Batterien sie vielversprechend für den Einsatz in Bereichen wie Batteriewechselstationen und stationärer Energiespeicherung. Das chinesische Unternehmen CATL brachte 2021 die ersten marktreifen Natrium-Ionen-Batterien auf den Markt und kündigte 2023 an, Natrium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge mit einer Reichweite von bis zu 310 Meilen einzuführen. Das Unternehmen erklärte: „Natrium-Batterien werden ab 2026 in den Bereichen Batteriewechsel, Personenkraftwagen, Nutzfahrzeuge und Energiespeicherung in großem Maßstab zum Einsatz kommen.“

Neben Elektrofahrzeugen werden Natrium-Ionen-Batterien auch im Bereich der stationären Energiespeicherung hoch geschätzt. Das Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in den USA leitet das Projekt „Grid Storage Launchpad“, das darauf abzielt, die Anwendung von Energiespeichersystemen in Versorgungsgröße zu beschleunigen. Das Labor leitete 2024 die Gründung der Allianz „Low-Cost Earth-Abundant Sodium-Ion Storage“, die sich der Entwicklung von Batterietechnologien auf Basis der reichlich vorhandenen inländischen Natriumressourcen widmet. Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Natrium-Ionen-Batterietechnologie eröffnet neue Möglichkeiten für den Energiespeicherbereich.