Elektromobilität insbesondere in Verbindung mit regenerativ erzeugtem Strom gilt weltweit als klimafreundliches Zukunftsmodell. Allerdings hat die jahrelange Fokussierung auf das seltene und entsprechend teure Lithium in Akkus eine großflächige Elektrifizierung der weltweiten Mobilität gebremst.

Zwar sind elektrische Autos, Nutzfahrzeuge oder E-Bikes auf dem Vormarsch, aber begrenzte Reichweiten, hohe Preise, eine umständliche Ladeinfrastruktur und eine rohstoffintensive Akkuproduktion verzögern eine schnelle E-Mobilitätswende.

Für einen flächendeckenden Einsatz müssen die Akkus noch leistungsfähiger, langlebiger, nachhaltiger und kostengünstiger werden..

Durchbruch in Sicht: Leistungsfähige Prototypen und bahnbrechende Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung zeigen, dass Natrium-Ionen-Akkus bald ein günstigere und ressourcensparende Alternative sein könnten.

 

Die Lösung könnten Natrium-Ionen-Akkus sein, bei deren Entwicklung in jüngster Zeit erstaunliche Fortschritte gemacht wurden. Schon in absehbarer Zeit könnten sie die bisherigen Lithium-Ionen-Akkus in Elektrofahrzeugen, aber auch in Smartphones oder Laptops ablösen. Die beiden Alkalimetalle Lithium und Natrium sind sich chemisch gesehen sehr ähnlich. Zwar verfügt Natrium nicht über die Energiedichte des vergleichsweise seltenen Lithiums, aber dafür ist Natrium überall und entsprechend kostengünstig verfügbar. 

Natrium hat zwei Nachteile: Es ist dreimal so schwer wie Lithium und entsprechend sind auch die Natrium-Ionen-Akkus schwerer, auch wenn das Lithium weniger als 5% des Gesamtgewichts einer Akkus ausmacht.

Außerdem sind Natrium-Akkus leistungsschwächer, weil sie aufgrund einer 0,3 Volt niedrigere Zellspannung zwangsläufig rund 10 Prozent Energiedichte verlieren. Vor allem nimmt die Graphit-Anode des Akkus bisher zu wenig Natrium auf.

Würde man also statt den heute üblichen Graphit-Anoden künftig Graphen-Elektroden in Lithium-Akkus einbauen, ließen sich womöglich deutlich höhere Speicherkapazitäten erreichen.

«Es ist so, als würde man kleine Bälle zwischen zwei Blatt Papier legen», erläutert HZDR-Physiker Dr. Arkady Krasheninnikov. «Stopft man immer mehr Bälle hinein, werden die Papierblätter auseinandergedrückt und lassen mehr Platz zwischen sich.»

*Quelle: https://www.dw.com/de/natrium-statt-lithium-die-akkus-der-zukunft/a-54512116