Neue Akkutechnologien sollen vor allem durch eine bessere Leistung und Kapazität auf Dauer überzeugen. Innovationen wie die Na-S-Feststoffbatterie versprechen dabei entscheidende Verbesserungen angefangen von skalierbaren Produktionsprozessen bis hin zum verlässlichen Aufladen. Nach langer Entwicklungsarbeit sind die neuen Akkus nun womöglich bald einsatzbereit.
Die Hoffnungen, die auf den NA-S-Feststoffbatterien ruhen, sind hoch. Demnach sollen die Feststoff-Natrium-Akkus im unmittelbaren Vergleich zu anderen Techniken nicht nur durch eine enorme Leitfähigkeit auffallen, sondern auch einen skalierbaren Herstellungsprozess bieten. Entscheidende Verbesserungen versprechen sie ebenso bei den Lade-Eigenschaften. Hier überzeugen sie durch eine deutlich höhere Verlässlichkeit.
Kostengünstige Herstellung macht neue Akkus attraktiv
Die neue Akkutechnologie könnte demnach vor allem auf der Kostenseite auf Dauer überzeugen. Bei Natrium und Schwefel handelt es sich um Elemente, die derzeit auf eine gute Verfügbarkeit verweisen. Das schränkt die Herstellungskosten deutlich ein. Dazu bietet Natrium eine sehr hohe Leitfähigkeit, die sich wiederum vor allem auf der Leistungsseite der Batterie bemerkbar macht. Sie kann damit deutlich gesteigert werden.
Im unmittelbaren Vergleich mit Lithium-Ionen-Akkus macht sich das Prinzip der Feststoffbatterie vor allem bei der Sicherheit und Ladegeschwindigkeit bezahlt. Wie umfangreiche Tests zeigen, sollen die Feststoffbatterien demnach doppelt so schnell geladen werden wie die Lithium-Ionen-Akkus.
Forscher der Uni Osaka geben Meilenstein bekannt
Trotz zahlreicher positiver Impulse stehen die Feststoffbatterien insbesondere bei der Produktion sowie einer möglichst praxistauglichen Nutzung enormen Herausforderungen gegenüber. Dem zur Universität von Osaka gehörenden Forschungsteam ist nun eigenen Angaben zufolge beim Produktionsprozess ein Durchbruch gelungen. Er macht nach Veröffentlichung der Wissenschaftler die industrielle Produktion der Feststoffbatterien auf Dauer möglich.
In Untersuchungen fanden die Wissenschaftler heraus, dass sich das aus Natrium und Schwefel bestehende Elektrolyt um weitere Elemente ergänzen lässt. Dadurch sind entscheidende Verbesserungen bei Haltbarkeit und elektrischen Eigenschaften möglich. Darüber hinaus konnten sie das Elektrolyt in umfangreichen Forschungen sowohl bei Normaldruck als auch bei recht niedrigen Temperaturen herstellen. So gelang eine Produktion bei rund 700 Grad Celsius.
Energiedichte erreicht Niveau aktueller Akkus
Die Kontrollmessungen gaben den Wissenschaftlern recht. Bei Raumtemperatur wurden bei den Feststoffbatterien demnach gute 1,2 bis maximal 2,4 Volt gemessen. Zudem konnte die durch diesen Herstellungsprozess erreichte Energiedichte überzeugen. Hier halten die Feststoffbatterien mit aktuell bereits verfügbaren Akkus mit.
Niveau von Superionenleitern erreicht
Positives Feedback lieferte in den bisherigen Untersuchungen der Wissenschaftler zudem die gemessene Ionen-Leitfähigkeit. In einigen Versuchen wurden hier Werte verzeichnet, die sich auf dem gleichen Niveau bewegen wie die Superionenleiter. Um die Werte zu erreichen, ergänzten die Forscher das bereits eingesetzte feste Elektrolyt sowohl um Antimon als auch Wolfram. So konnten insgesamt 125 Millisiemens je Zentimeter erzielt werden.
Feststoffbatterien können hier sowohl im Vergleich mit herkömmlichen Ionenkristallen als auch mit normaler Batteriesäure überzeugen. Bei den normalen Ionenkristallen liegen sie um das Milliardenfache höher. Die normale Batteriesäure können sie immerhin noch um das Zehnfache überschreiten.
Ein weiterer, wichtiger Punkt bei der Entwicklung von neuen Batterietechnologien ist die Ladekapazität. Auch hier fallen die Feststoffbatterien nicht hinter bereits vorhandenen Technologien zurück. So kommen die Batteriezellen auf rund 300 Aufladungen, bis die verbleibende Kapazität noch bei rund 75 Prozent liegt.
Markteinführung der Natrium-Feststoffbatterien noch offen
Trotz erheblicher Erfolge ist weiterhin vollkommen offen, wann Natrium-Feststoffbatterien auf Dauer eingeführt werden. Die bislang erzielten Fortschritte sprechen allerdings durch gute elektrische Eigenschaften sowie die mögliche industrielle Herstellung im Rahmen von moderaten Temperaturen für sich.
Quellen: Notebookcheck, Energie-Experten, Jülich Forschungszentrum, Energy Storage Materials, ScienceDaily
