Energiespeicher. Gängige Akkus benötigen knappe Rohstoffe, die nur an bestimmten Orten zu finden sind und deren Abbau umweltschädlich sein kann. Natrium-Ionen-Akkus gelten als nachhaltigere Alternative

Es werden große Hoffnungen in Natrium-Ionen-Batterien gesetzt. Denn Lithium-Ionen-Batterien, die derzeit in vielen Geräten wie Smartphones, Laptops und E-Autos zum Einsatz kommen, enthalten Lithium, Kobalt, Nickel oder Grafit. Der Abbau dieser Rohstoffe geht oft mit Umweltbedenken und Menschenrechtsverletzungen einher. Dieses Problem will das Grazer Unternehmen Accupower lösen und stellt erstmals Natrium-Ionen-Akkus aus Österreich mit dem Namen „Natec“ vor. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Akkus basiert der Natec-Akku auf Natrium – einem Bestandteil von Kochsalz.

Abbau in Europa

Natec steht für Natrium-Technologies, also Natrium-Technologien. Dabei handelt es sich um eine serienreife Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus für industrielle Anwendungen. Der Vorteil an Natrium ist, dass es das sechsthäufigste Element auf der Erde ist und auch in Europa abgebaut werden kann. Vor allem für die wirtschaftliche Unabhängigkeit des Kontinents ist das wichtig. „Wir verwenden bei unseren Akku-Packs keinerlei kritische Rohstoffe. Also kein Lithium, kein Nickel, kein Kobalt. Außerdem haben unsere Akkus eine bis zu viermal längere Lebensdauer als Lithium-Batterien“, sagt Moritz Minarik, Chef von Accupower.

Ein Natec-Akku-Pack besteht aus mehreren Natrium-Zellen und einem Batteriemanagementsystem (BMS), die im selben Gehäuse verbaut sind. Die einzelnen Zellen stellt Accupower nicht selbst her, sondern bezieht sie von verschiedenen Herstellern. Das BMS, also die elektronische Steuerungseinheit, soll laut Minarik die entscheidende Innovation am System sein. „Das BMS schützt unseren Akku vor äußeren und inneren Einflüssen, wie Kurzschlüssen, und überwacht ihn kontinuierlich über komplexe Datenschnittstellen. Erst dieses Batteriemanagementsystem macht unsere Akkus wirklich intelligent“, erklärt Minarik. Damit kann beispielsweise eine Überladung verhindert werden, die schädlich für die Batterie ist.

Roboter und Rollstühle

Insgesamt schreitet die Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien voran. Ende 2023 rollte beispielsweise das erste massenproduzierte Elektroauto mit Natrium-Ionen-Batterie vom Band. Natec ist aber weniger für Elektroautos gedacht, sondern für spezielle Anwendungen, wo nicht so hohe Spannungen benötigt werden. Ein Beispiel dafür ist „Grips“ (Graz Robust and Intelligent Production System) – ein Roboter, der von Studierenden der Technischen Universität Graz entwickelt wurde. Der vollständig autonome Roboter wird vor allem in der Logistik eingesetzt. Grips wird bereits standardmäßig durch den Natec-Akku mit Energie versorgt. „Fahrerlose Transportsysteme werden immer relevanter. Durch unsere Natrium-Ionen-Akkus können wir die Batterien sehr schnell aufladen. Das ist ein großer Vorteil für die Industrie“, sagt der Sicherheitsverantwortliche von Accupower Manfred Zettl. Damit meint er etwa Gabelstapler oder Lieferroboter.

Aber nicht nur dort könnte Natec in Zukunft eingesetzt werden. Weitere Beispiele sind Ernteroboter, E-Scooter, E-Bikes und motorisierte Rollstühle. Auch als Notstromversorgung in Fabriken kann auf die Batterietechnologie zurückgegriffen werden. „Unsere Mission ist klar: Eine Welt, die nicht von knappen Rohstoffen, sondern von Innovation lebt. Natrium-Ionen-Batterien sind ein entscheidender Baustein auf diesem Weg“, sagt Minarik.

Langlebigkeit

Deshalb denke man bei Accupower bereits bei der Entwicklung der Akkus daran, dass die Batterien möglichst langlebig sind. „Der Natec-Akku kann beispielsweise komplett entladen und nach Jahren wiederbelebt werden. So muss man ihn, im Gegensatz zu anderen Akkus, nicht entsorgen, sondern kann ihn in einem zweiten Lebenszyklus weiterverwenden“, sagt Minarik. Nachhaltigkeit bedeute allerdings auch, darauf zu achten, wie der Akku verbaut ist, sodass er bei der Entnahme nicht beschädigt wird und einzelne Bestandteile ausgetauscht werden können.

In Bezug auf die Klimabilanz habe Natrium laut Minarik einen deutlichen Vorteil: „Ein konkretes Beispiel: Für die Gewinnung von einer Tonne Lithium werden weltweit etwa 15 Tonnen CO₂ ausgestoßen, während für eine Tonne Natrium nur rund 60 Kilogramm CO₂ anfallen.“ Insgesamt haben die Natec-Akkus laut Accupower eine 90 Prozent bessere Umweltbilanz im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus.

Fakten

Gewinnung

Natrium ist ein silberweißes Metall und in Form von Natriumchlorid (Kochsalz) in großem Umfang verfügbar

Batterien

Natrium-Ionen-Batterien basieren auf einem ähnlichen Prinzip wie Lithium-Ionen-Akkus. In beiden Fällen werden geladene Metall-Atome als Ladungsträger verwendet

Recycling

Da die Natrium-Batterie-Zellen kein Kupfer oder Kobalt enthalten, ist das Recycling wesentlich einfacher

Patente

Fast 90 Prozent der Patente im Zusammenhang mit Natrium-Batterien kommen laut der Fraunhofer-Gesellschaft aus China

Kurier