Speicherzelle-Technologie: CATL setzt aufwärts Sodium-Ionen

Der Batteriezellen-Fertiger ist einer der großen Player in diesem Segment. (Bild: CATL)

Die neue Technologie soll Vorteile bei der Schnellladung und Kompatibilität haben. Eine höhere Energiedichte besitzt sie nicht.

Der chinesische Batteriezellenfertiger CATL hat seine nächste Generation Auto-Akkus vorgestellt. Die basieren entgegen den herkömmlichen Lithium-Ionen-Zellen auf Natrium-Ionen, kommen also ohne Kobalt und Lithium aus, deren Förderung immer wieder in die Schlagzeilen gerät. Auch eine gemischte Anwendung von Lithium-Ionen- und Natrium-Ionen-Zellen habe man entwickelt, schreibt das Unternehmen in seiner Pressemitteilung. Demnach eignet sich die neue Zell-Chemie für die Cell-to-Pack-Technologie des Herstellers, sodass sie sich direkt ins Elektroauto integrieren lässt – ganz ohne Batteriemodule.

Vorteile bei Ladegeschwindigkeit und Temperaturkonsistenz

Ob aus dem Materialwechsel ein Preisvorteil entsteht, erklärt der größte Batteriehersteller des Landes nicht. Ihm zufolge liegen die Vorteile zunächst in einer hohen thermischen Stabilität. Das heißt, die Mischung behält auch bei sehr niedrigen Temperaturen ihre Leistung. Bei einer Umgebungstemperatur von -20 Grad Celsius besitze sie eine Entladungsrate von mehr als 90 Prozent. Die Entwickler nennen das „hervorragend“. Ein weiterer Vorteil liege in den guten Multiplikator-Fähigkeiten, demnach sinkt die Ladeleistung nicht so stark während des Ladevorgangs. Das wiederum schlägt sich auf die Ladezeit nieder: In 15 Minuten soll sich ein Natrium-Ionen-Pack auf 80 Prozent Kapazität laden lassen.

Die Energiedichte der Batteriechemie liegt bei 160 Wattstunden pro Kilogramm. Das ist kein besonders guter Wert. Generell liege sie niedriger als bei den Lithium-Ionen-Pendants, gibt CATL zu. Mithilfe von Hartkohlenstoff-Materialien an der negativen Elektrode verbessere man die niedrige Energiedichte jedoch. Die nächste Generation soll mit einer Dichte von 200 Wattstunden pro Kilogramm die Lithium-Ionen-Methode gar auf den zweiten Platz verweisen. Zudem führen die Elektroden-Materialien zu einer hohen Zyklenfestigkeit. CATL musste „strenge Anforderungen an die Materialstrukturstabilität und das dynamische Verhalten“ lösen, um die erste Generation Natrium-Ionen-Zellen marktreif zu machen. Man habe zudem das Kernproblem des schnellen Kapazitätsabfalls in den Griff bekommen.

Das Unternehmen erklärt, es habe eine AB-Batteriesystemlösung entwickelt, die den parallelen Einsatz der beiden Akku-Arten zulässt. Lithium-Ionen- und Natrium-Ionen-Zellen könnten in einem bestimmten Verhältnis gemischt auch zusammen in dasselbe Batteriesystem integriert werden. Ein intelligentes Batteriemanagement macht das möglich. Die AB-Lösung gleiche die schwächere Energiedichte der Natrium-Ionen-Batterien „in diesem Stadium“ aus und glänze mit deren Vorteilen wie hoher Leistung und niedrigen Kapazitätsverlusten bei Kälte.

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Industrielle Fertigung startet

Große Vorzüge sieht der 200-Milliarden-Konzern in der industriellen Fertigung. Da das Verfahren der Lithium-Ionen-Herstellung ähnlich sei, erreiche man eine „perfekte Kompatibilität“. Produktionsanlagen und -verfahren lassen sich demnach schnell auf die neue Variante umstellen. CATL hat nach eigenen Angaben bereits mit der Vorbereitung begonnen. Die Produktionskette für Natrium-Ionen-Produkte kündigt das Unternehmen für das Jahr 2023 an. Es stellt bisher Batteriezellen für Tesla, Mercedes und VW her und soll sie dem Vernehmen nach auch für das Apple Car liefern.

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