Die Batterien der Zukunft müssen leistungsfähig und nachhaltig zugleich sein. Ein neues Verbundprojekt, koordiniert von der Uni Würzburg, will Natrium-Ionen-Batterien für diese Anforderungen fit machen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert den Verbund mit gut zwei Millionen Euro. Beteiligt sind das Karlsruher Institut für Technologie / Helmholtz-Institut Ulm und das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC Würzburg / F&E Zentrum Elektromobilität Bayern.
Zu den herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien gibt es eine vielversprechende Alternative, und zwar die Natrium-Ionen-Batterien. In ihnen sind es Natrium- statt Lithium-Ionen, die zwischen den Elektroden hin und her fließen und auf diese Weise elektrische Energie speichern oder abgeben.
Batterien auf Natrium-Basis haben einen großen Vorteil: Anders als das seltene Lithium, ist Natrium auf der Erde in praktisch unbegrenzter Menge verfügbar. Als natürlicher Bestandteil von Salz lässt es sich aus Salzseen gewinnen oder in Bergwerken abbauen. Dazu kommt, dass man für Natrium-Batterien auch die ebenfalls seltenen Metalle Cobalt und Kupfer nicht braucht, die für Lithium-Batterien unumgänglich sind.
Interessant als stationäre Speicher, aber auch für Autos
Allerdings haben Natrium-Batterien auch einen Nachteil: Ihre Energiedichte ist gering. Sie müssen darum größer ausfallen, um die gleiche Menge an Energie speichern zu können wie eine Lithium-Batterie. Weil sie dazu noch schwerer sind, kommen sie vor allem für Anwendungen in Frage, bei denen es nicht so sehr auf die Größe und das Gewicht ankommt – beispielsweise als stationäre Energiespeicher in Häusern mit Solaranlage oder als Pufferspeicher, die Schwankungen im Stromnetz ausgleichen.
Aber auch für die Elektromobilität sind Natrium-Batterien interessant. „Sie eignen sich durchaus für kleinere Autos, die nur über kürzere Strecken gefahren werden“, sagt Dr. Guinevere Giffin, die eine Nachwuchsgruppe am Lehrstuhl für Chemische Technologie der Materialsynthese der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg leitet.