Natrium-Ionen-Akkus werden zunehmend sicherer, leistungsfähiger und günstiger in der Herstellung. Das besagt eine aktuelle Studie. Werden Lithium-Ionen-Akkus überflüssig?
Die Energiespeicherindustrie ist stark von kritischen Rohstoffen wie Lithium und Kobalt abhängig. Um diese Abhängigkeit zu verringern und das langfristige Kapazitätswachstum zu fördern, ist eine Diversifizierung der Batteriechemie von entscheidender Bedeutung. Natrium-Ionen-Batterien (Na-Ionen) werden Lithium-Ionen-Batterien künftig in vielen Anwendungen ergänzen. Zu diesem Ergebnis kommt eine aktuelle Studie von IDTechEx. Demnach suchen insbesondere Länder ohne Zugang zu Lithium-Rohstoffen derzeit nach alternativen chemischen Verfahren, um ihren Bedarf an Energiespeichern zu decken. Dass Na-Ion-Batterien in der Praxis funktionieren, zeigt das Elektrofahrzeug Hua Xianzi (Titelfoto). Es entstand in Kooperation des chinesischen Hersteller JAC mit Volkswagen.
Pilotanlagen für Natrium-Ionen-Akkus
Obwohl derzeit nur Pilotanlagen und kleinere Fabriken existieren, wird erwartet, dass die Produktionskapazität für Na-Ionen-Batterien in den nächsten drei Jahren auf über 100 GWh ansteigen wird. Zum Vergleich: die weltweite Produktionskapazitäten für Li-Ionen-Akkus beträgt 2023 voraussichtlich 1.224 GWh. Sobald die Produktionsprozesse für Na-Ionen-Batterien besser bekannt sind, wird sich die Kapazität schnell erhöhen, so die Einschätzung. China spielt auch hier eine führende Rolle.
Produktion von Na-Ion-Batterien
IDTechEx prognostiziert, dass bis 2025 etwa 10 GWh Na-Ionen-Batterien installiert sein werden. Der Markt wird zwischen 2025 und 2033 mit einer jährlichen Rate von 27 % wachsen. Die adressierbaren Märkte werden wahrscheinlich größer sein als die Lieferketten und Produktionskapazitäten, aber es besteht das Potenzial für ein schnelleres Wachstum, sobald sich die Technologie etabliert hat. Na-Ionen-Batterien können relativ schnell in bestehende Lithium-Ionen-Produktionslinien integriert werden.
Illustration des verschiedenartigen Aufbaus der Natrium-Ionen-Akkumulatoren. Quelle: Wikipedia
Kostenreduktion und Anwendungspotenzial
Die durchschnittlichen Zellkosten für Na-Ionen-Batterien liegen derzeit bei 87 USD/kWh und werden voraussichtlich bis zum Ende des Jahrzehnts auf etwa 40 USD/kWh sinken. Na-Ionen-Batterien werden anfangs etwas teurer sein, aber Effizienzsteigerungen bei der Herstellung und Skalierung werden kurzfristig zu Kostensenkungen führen. Das größte Potenzial für Na-Ionen-Batterien liegt in Fahrzeugen mit begrenzter Reichweite, welche die Energiedichte von Lithium-Batterien nicht voll ausnutzen. Für kommerzielle Energiespeichersysteme könnten Na-Ionen-Batterien aufgrund der niedrigeren Kosten pro kWh eine attraktive Alternative darstellen.
Lithium weiterhin gefragt
Die volumetrische Energiedichte ist ein entscheidender Faktor für die meisten Elektrofahrzeuge. Für Fahrzeuge mit begrenzter Reichweite könnten Na-Ionen-Batterien jedoch eine interessante Alternative sein, zumal sie mit höheren Ladegeschwindigkeiten und geringerem Kapazitätsverlust bei kalten Temperaturen überzeugen. In Bereichen wo es auf eine hohe Energiedichte auf engem Raum ankommt, beispielsweise bei Akkuwerkzeugen, werden Lithium-Batterien weiterhin eine große Rolle spielen.
Autor: Shazan Siddiqi, Technologie-Analyst bei IDTechEx
Dieser Artikel basiert auf dem Bericht Natrium-Ionen-Batterien 2023-2033: Technologie, Akteure, Märkte und Prognosen von IDTechEx
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