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Wissenschaft Forscher entwickeln nachhaltigere Batterien auf Natrium-Basis

Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg 1 min Lesedauer

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Natrium-Batterien kommen vor allem für Anwendungen in Frage, bei denen es nicht so sehr auf die Größe und das Gewicht ankommt, etwa als stationäre Energiespeicher. Wissenschaftler wollen sie nun elektrochemisch leistungsfähiger machen.

Am Verbundprojekt „NaKlaR“ sind neben der Universität Würzburg das Karlsruher Institut für Technologie, das Helmholtz-Institut Ulm, das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC Würzburg und das F&E Zentrum Elektromobilität Bayern beteiligt.(Bild: Fraunhofer ISC Würzburg)
Am Verbundprojekt „NaKlaR“ sind neben der Universität Würzburg das Karlsruher Institut für Technologie, das Helmholtz-Institut Ulm, das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC Würzburg und das F&E Zentrum Elektromobilität Bayern beteiligt.
(Bild: Fraunhofer ISC Würzburg)

Koordiniert durch die Julius-Maximilians-Universität Würzburg will ein neuer Forschungsverbund Natrium-Ionen-Batterien leistungsfähiger und nachhaltiger machen. Laut einer Mitteilung wollen die Forscher dafür den Produktionsprozess optimieren und schon bei der Entwicklung auf die Recyclingfähigkeit der Komponenten achten.

Natrium-Ionen-Batterien verzichten auf das seltene Lithium. Für die Produktion der Batterien ist das ein Vorteil, sie wird günstiger und umweltfreundlicher. Dazu kommt, dass man für Natrium-Batterien auch die ebenfalls seltenen Metalle Cobalt und Kupfer nicht braucht, die für Lithium-Batterien unumgänglich sind. Allerdings gibt es auch Nachteile: die Energiedichte der Natrium-Batterien ist gering. Sie müssen darum größer ausfallen, um die gleiche Menge an Energie speichern zu können wie eine Lithium-Batterie.

Lösungsmittel durch Wasser ersetzen

Die Forscher setzen zunächst bei den Batterie-Elektroden an. Bislang kommen dabei toxische organische Lösungsmittel zum Einsatz, um die Komponenten für die Elektroden zu mischen und schichtweise auftragen zu können. Der Verbund möchte diese Lösungsmittel durch Wasser ersetzen. Das bringt laut den Forschern jedoch weitere Herausforderungen mit sich. Sie wollen deshalb neue Hochleistungselektrolyte entwickeln, die in Gegenwart von Wassermolekülen stabil bleiben. Auch die Aktivmaterialien, die für die Energiespeicherung in der Batterie zuständig sind, müssen vor dem Wasser geschützt werden.

Das Verbundprojekt nahm Anfang Dezember 2023 seine Arbeit auf und will drei Jahre lang an den neuen Batterien arbeiten. Am Ende soll eine Natrium-Batterie entstehen, die auf geschützten Kathodenmaterialien, einer wässrigen Herstellung der Elektroden und hydrolysebeständigen Elektrolyten basiert. Gleichzeitig soll diese Batterie eine Leistung aufweisen, die annähernd den heutigen Referenz-Zellen entspricht.

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