Deutsches Forschungsprojekt will Natrium-Ionen-Akkus voranbringen

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt „Sodium-Ion-Battery Deutschland-Forschung – SIB:DE Forschung“ zielt darauf ab, die Eignung der Natrium-Ionen-Batterietechnologie (NIB, engl. SIB) für die europäische Energie- und Mobilitätswende zu evaluieren und eine zügige industrielle Umsetzung zu erreichen. Hierzu bündeln 21 nationale Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft ihre Expertise von der Batteriematerialentwicklung bis zur Fertigung großformatiger Zellen, um einen schnellen Transfer von Forschungsergebnissen in die praktische Anwendung zu ermöglichen.

Batteriezellen sind ein unverzichtbarer Bestandteil der von der Europäischen Union beschlossenen Mobilitätswende. Sie spielen zudem eine entscheidende Rolle bei der Integration großer Mengen erneuerbaren Stroms ins Netz und sind unerlässlich für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung beim Aufbau von 5G-Telekommunikationsstationen. Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterien die am häufigsten verwendeten Energiespeicher. Die Rohstoffabhängigkeit und -knappheit stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung für den Lithium-Ionen-Batteriemarkt dar. Sowohl für mobile als auch für stationäre Energiespeicher werden daher dringend vergleichbare Alternativen gesucht.

Natrium gilt als ein besonders unkritischer Rohstoff, ist gut verfügbar, preiswert und wird als sehr sicher eingestuft. Natrium-Ionen-Batterien können somit eine Schlüsselrolle spielen, um eine stabile und nachhaltige europäische Energieversorgung sicherzustellen.

Langzeitstabilität und hohe Energiedichte als Entwicklungsziel

Beim Einsatz alternativer Rohstoffe ist es wichtig, sowohl die Langzeitstabilität als auch die praktische Nutzung der theoretischen Energiedichten der Materialien und Zellen der Natrium-Ionen-Technologie im Vergleich zu herkömmlichen Entwicklungen zu optimieren, um die erforderliche Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Trotz ähnlicher elektrischer Eigenschaften können Lithium und Natrium nicht einfach austauscht werden. Chemische Unterschiede zwischen diesen Elementen führen aktuell zu technischen Herausforderungen, die eine schnellere Alterung der Natrium-Batterien zur Folge haben und deren Leistung beeinträchtigen.

Das SIB:DE Forschung-Projekt hat daher insbesondere zum Ziel, SIB-Aktivmaterialien zu identifizieren, die skalierbar hergestellt werden können und eine wettbewerbsfähige Zell-Performance bieten. Zudem ist die Entwicklung von SIB-Zelldemonstratoren und die Evaluierung der Drop-in-Fähigkeit der Technologie, die eine Integration in bestehende Produktionsprozesse der Lithium-Ionen-Technologie ermöglicht, von besonderer Bedeutung. Dadurch wird der Übergang zu neuen Technologien erleichtert und die Produktionskosten sowie die Entwicklungszeit können verringert werden. Um die Ergebnisse zu evaluieren, wird eine Bewertungsmatrix erstellt, die technologische, wirtschaftliche und ökologische Faktoren für verschiedene Materialsysteme und Prozesse berücksichtigt.

Mehr Wertschöpfung durch starke Partner

Das Projektkonsortium des SIB:DE Forschung-Vorhabens besteht aus sieben Industriepartnern und 14 akademischen Partnern, sowie einem erweiterten Kreis von derzeit 42 assoziierten Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft und ist somit das größte Konsortium innerhalb Deutschlands zu diesem Thema, das von der BASF koordiniert wird. Durch diese enge Verzahnung der Kompetenzen aus Wissenschaft und Industrie kann ein schneller Transfer der Forschungsergebnisse in die industrielle Skalierung gelingen und eine Marktdurchdringung der Natrium-Ionen-Technologie ermöglicht werden, so die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB in ihrer Mitteilung zum Projekt.

Während die akademischen Partner an den materialwissenschaftlichen und zelltechnischen Themen arbeiten, konzentrieren sich die Industriepartner auf die Skalierung der Materialien und der industrienahen Zellformate. Die Arbeiten münden in einer Empfehlung zur Umsetzbarkeit eines industrialisierbaren Prozesses als Schnittstelle zu den Produktionsthemen und Industrieformaten die in SIB:DE Entwicklung geplant sind, mit dem Ziel des Aufbaus eines vollständigen Ökosystems für eine Natrium-Ionen Batterieproduktion.

Mit ihren Arbeiten will die SIB:DE-Initiative einen bedeutenden Schritt in Richtung einer nachhaltigen und unabhängigen Batterieentwicklung in Europa darstellen und dazu beitragen, die Herausforderungen der Elektromobilität und erneuerbaren Energien zu bewältigen.

Quelle: Fraunhofer FFB – Pressemitteilung vom 06.02.2025

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