Akkutechnik: Northvolt und Altris entwickeln eigenen Natrium-Ionen-Akku
Der europäische Akkuhersteller Northvolt hat nach eigenen Angaben(öffnet im neuen Fenster) zusammen mit der schwedischen Firma Altris einen Natrium-Ionen-Akku entwickelt. Es handelt sich dabei um Pouch-Zellen mit einer Energiedichte von 160 Wh/kg. Das entspricht der typischen Energiedichte von LFP-Akkus vor etwa fünf Jahren sowie der Energiedichte anderer Natrium-Ionen-Akkus aus China. Dabei wird Preußisch Weiß als Kathodenmaterial verwendet. Der chinesische Hersteller CATL stellte 2021 vergleichbare Akkuzellen vor und machte die gleichen Angaben zur Energiedichte.
Die Akkus kommen dank der verwendeten Akkuchemie vollständig ohne die kritischen Akkumaterialien Lithium, Nickel, Kobalt und Graphit aus und auch auf Kupfer wird verzichtet. Das als Preußisch Weiß bezeichnete Kathodenmaterial besteht aus Natrium-Hexacyanoferrat, eine mit dem Farbstoff Preußisch Blau verwandte chemische Verbindung aus Natrium, Eisen, Kohlenstoff und Stickstoff. Die Anode verwendet harten Kohlenstoff anstatt von Graphit, der mit weniger Energieaufwand als Graphit aus Biomasse und anderen Kohlenstoffverbindungen gewonnen werden kann.
Das Kathodenmaterial wird von der schwedischen Firma Altris produziert, die bereits eine Pilotanlage betreibt, deren maximale Produktionskapazität rund 1 GWh Akkukapazität pro Jahr entspricht. Zur Herkunft des Anodenmaterials wurden keine Angaben gemacht. Es dürfte sich aber um Kohlenstoff vom schwedisch-finnischen Papierhersteller Stora Enso handeln, der harten Kohlenstoff aus Lignin herstellt. Zur Papierherstellung wird Holz mit Natronlauge in Zellstoff und Lignin getrennt, wobei das Lignin bislang als Abfallstoff verbrannt wird.
Industrielle Produktion wohl nicht vor 2025
Da Natrium, anders als Lithium, bei Zimmertemperatur keine Legierung mit Aluminium eingeht, kann Stromleiterfolie in der Anode verwendet werden. In einem Lithium-Ionen-Akku würde es dort in kurzer Zeit zerstört werden. Das spart Gewicht und Kosten ein. Aluminium leitet Strom, bezogen auf das Gewicht, doppelt so gut wie Kupfer. Aluminiumerze haben außerdem einen 25- bis 50-fach höheren Metallgehalt als Kupfererze, entsprechend fallen die mit der Herstellung verbundenen Umweltschäden viel kleiner aus.
Die Angaben zur Energiedichte der vorgestellten Pouchzellen sind nicht direkt vergleichbar mit den üblichen zylindrischen oder prismatischen Zellen, die mit einem stabilen Metallgehäuse konstruiert werden. In der Praxis werden mehrere Pouchzellen gestapelt und in Metallgehäusen verbaut, so dass die Energiedichte des Gesamtsystems etwas niedriger ist. Natrium-Ionen-Akkus mit höherer Energiedichte und anderer Akkuchemie, die primär für den Einsatz in Elektroautos gedacht sind, sollen sich bei Northvolt allerdings bereits in Entwicklung befinden.
Genaue Pläne zum Zeitpunkt, Standort und Umfang der Produktion nannte Northvolt nicht. Üblicherweise dauert die Industrialisierung der Produktion einer fertig entwickelten Akkuzelle rund 2 bis 3 Jahre. Northvolt könnte damit 2025 zum ersten Hersteller werden, der Natrium-Ionen-Akkus außerhalb Asiens in großem Maßstab herstellt.