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Tim-Patrick Fellinger forscht am BAM nach einer nachhaltigen Batterietechnologie.

Autobatterien auf Kochsalzbasis

18.08.2021

Die Berliner Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) forscht nach Alternativen zu Lithium-Ionen-Akkus. Als vielversprechend gelten Natrium-Ionen-Batterien.

Bisher beruhen elektrische Batterien für E-Autos fast ausschließlich auf der Lithium-Ionen-Technologie, die bei allen Vorzügen auch Nachteile mit sich bringt. Die globalen Lithium-Reserven sind begrenzt, der Abbau aus Salzwasser ist kostspielig und wenig umweltschonend. Zudem benötigen Lithium-Batterien für die Elektroden die Metalle Kobalt und Nickel, die ebenfalls unter problematischen Bedingungen abgebaut werden. Als besonders vielversprechende Alternative  gelten in Forscherkreisen derzeit Natrium-Ionen-Batterien. Sie sind eine „Drop-in-Technologie“, können also auf die gängige Batterieproduktion übertragen werden. Zudem benötigen sie weder Kobalt noch Nickel, und Natrium ist als natürlicher Bestandteil von Kochsalz leicht verfügbar.

Schwachstelle Anode

Als Schwachstelle von Natrium-Ionen-Batterien gilt bislang das Material der Anode, also des Pluspols. Dieses Material soll im geladenen Zustand möglichst viele positive Natrium-Ionen speichern können und ist somit entscheidend für die Effizienz des Akkus. An der Berliner Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) wird nun nach einem geeigneten Anoden-Material gesucht, um die Natrium-Ionen-Technologie voranzubringen. Statt Graphit, wie bei den etwas kleineren Lithium-Ionen, werden dazu bei Natrium-Ionen bisher sogenannte Hard Carbons verwendet. In den Poren und Gängen des ungeordneten Kohlenstoffs kann sich neben den Natrium-Ionen jedoch auch Elektrolyt einlagern, wodurch die Speicherkapazität verringert wird. „Wir wollen daher maßgeschneiderte Verbundwerkstoffe entwickeln, die möglichst vielen Natrium-Ionen Platz bieten, Elektrolyte aber fernhalten“, erklärt Tim-Patrick Fellinger, Leiter des Forschungsprojektes und  Experte für Energiematerialien an der BAM. „Die Herausforderung ist es, ein Material zu finden, das zugleich sicher und effizient ist.“

Industrie und Wissenschaft

Beteiligt an dem Forschungsprojekt sind das Helmholtz-Zentrum Berlin und die TU Berlin sowie mehrere Unternehmen, die sich auf Kohlenstoffmaterialien für Batterien spezialisiert haben. „Der schnelle Wissensaustausch mit der Industrie ist uns wichtig, daher freue ich mich über die Beteiligungen“, so Fellinger. „Wenn wir mit unserem Konzept erfolgreich sind, würde dies einen großen Innovations-Schub für die Natrium-Ionen-Technologie insgesamt bedeuten.“

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