Auto-Akkus: Bald Natrium- statt Lithium-Batterien?

Paradigmenwechsel beim Energiespeicher? Vielleicht. Zumindest bekommt jetzt die Lithium-Ionen-Batterie im Elektroauto Konkurrenz. Die nun erstmals verfügbaren Akkus mit Natrium-Technik haben vor allem einen Vorzug: ihren potenziell geringen Preis. Und der macht sie besonders für einen aktuellen Batterie-Trend zur Gefahr.

So gut wie jedes neue E-Auto weltweit rollt aktuell mit Lithium-Ionen-Batterien vom Band. Das Alkalimetall Lithium kommt dabei vor allem an der Kathode zum Einsatz und sorgt dort mit seinen speziellen chemischen Eigenschaften für das konkurrenzlos hohe Energiespeicher-Potenzial der Akkus. Nicht nur Autos nutzen daher Lithium-Zellen, sondern auch viele andere Elektronikgeräte – vom Smartphone bis zum Herzschrittmacher. Entsprechend hoch ist die Nachfrage: Prognosen rechnen für 2028 mit einem weltweiten Jahresbedarf von 1,6 Millionen Tonnen – zehnmal so viel wie noch 2017.

Lithium-Bedarf steigt enorm an

Auch wenn Lithium als Element nicht per se selten ist, dürfte die Verfügbarkeit zu günstigen Preisen künftig ein Problem werden. Die Auto- und Batteriehersteller suchen daher seit geraumer Zeit nach Alternativen zum Lithium-Ionen-Akku – und scheinen nun eine gefunden zu haben: die Natrium-Ionen-Batterie. In China bringt nun der Hersteller JAC das erste E-Auto mit der Technik auf den Markt. Entwickelt hat den Akku der Batteriespezialist Hina, der 2022 als erster mit der Serienproduktion von Natrium-Ionen-Batterie gestartet hat. Ende 2023 soll die Produktion bei 5 GWh pro Jahr liegen – theoretisch genug für zehntausende E-Autos.

Anstelle von Lithium-Verbindungen ist bei der neuen Batterie Natrium für das elektrische Potenzial zuständig. Ebenfalls ein Alkalimetall, aber deutlich besser verfügbar. In Form von Kochsalz ist es in jeder Küche zu finden, und auch das Meer ist voll davon. Dazu kommt: Viele weitere kritische Rohstoffe wie Kobalt, Nickel, Graphit oder Kupfer werden für die Natrium-Batterie gar nicht mehr oder nur noch in geringen Mengen benötigt. Auch das senkt die Preise, mindert strategische Lieferprobleme und könnte auch die soziale Akzeptanz der Batterieproduktion heben.

Bei der Energiedichte können Natrium-Zellen mit den Lithium-Varianten nicht mithalten – weder bei der Speicherkapazität pro Kilogramm noch pro Liter. Bei gleicher Akku-Größe würde ein Natrium-Ionen-Auto also deutlich weniger weit kommen als ein Lithium-Ionen-Auto – und es wäre dabei auch noch deutlich schwerer. Die geringe Energiedichte hat Natrium-Batterien für die Autoindustrie lange Zeit unattraktiv gemacht, Experten rechneten daher vor allem mit einem Einsatz in stationären Speichern, wo auch ihre hohe Zyklenfestigkeit – also die Zahl der über die Lebensdauer möglichen Lade- und Entladevorgänge – ein Vorteil gewesen wäre.

Doch die steigenden Lithium-Preise haben die Regeln geändert. Denn nun sticht der größte Vorteil des Natrium-Technik stärker heraus als zuvor: die günstigen Rohstoffkosten. Wie genau deren Einfluss auf die Batteriekosten am Ende ist, lässt sich schwer ermitteln, aber im Vergleich mit Lithium-Ionen-Zellen könnten die Natrium-Exemplare nur noch halb so teuer ausfallen. Der chinesische Batterie-Gigant CATL verspricht sogar eine Kostenreduktion auf 40 Prozent. Damit würde der Preis pro Kilowattstunde auf deutlich unter 84 Euro (alle Werte netto zzgl. USt.) fallen. Ein typischer Kompaktwagen-Akku mit 50 kWh kostet dann beispielsweise nur noch rund 2.521 bis 3.361 Euro statt wie aktuell knapp 6.723 Euro.

JAC und BYD setzen bereits darauf

Neben JAC setzen angesichts der Kostenvorteile auch bereits andere chinesische Hersteller wie etwa BYD auf die neue Zellchemie. Die weltweite Nummer zwei unter den E-Autobauern bringt mit dem Seagull nun in der Heimat einen Kleinwagen für wenig mehr als 8.403 Euro auf den Markt. Gerade im Segment der günstigen Stadtautos ist die Natrium-Batterie ein Pfund. Denn dort ist ein günstiger Preis deutlich wichtiger als eine extreme Reichweite. Aber auch für den Einsatz in den preissensiblen Basisvarianten größerer Fahrzeuge kommt sie in Frage.

Für Kleinwagen mit Lithium-Ionen-Technik könnte die Natrium-Batterie ernsthafte Wettbewerbsnachteile bedeuten. Der wahre Verlierer könnte aber die aktuelle Budget-Batterie werden: der Lithium-Eisenphosphat-Akku. Der LFP-Speicher, ebenfalls eine Lithium-Ionen-Batterie, hat sich bei chinesischen und europäischen Herstellern zuletzt als Alternative zum klassischen Lithium-Ionen-Akku auf Nickelbasis entwickelt. Auch er kann auf viele kritische Rohstoffe verzichten und ist allgemein günstiger. Allerdings nicht im gleichen Maße wie die Natrium-Batterie. Diese könnte den LFP-Akku beim Preis deutlich unterbieten – so deutlich, dass auch die etwas geringere Energiedichte nicht mehr ins Gewicht fällt. Zudem zahlen Vorteile bei der Zyklenfestigkeit und der Leistungsfähigkeit im Winter auf das Konto der Natrium-Batterie ein.

Ob die Natrium-Batterie ihr Potenzial voll entfalten kann oder ob ihr Einsatz im Auto Episode bleibt, ist aktuell nur schwer abzusehen. Gerade chinesische Auto- und Batteriehersteller sind in ihren Ankündigungen oft so selbstbewusst wie unpräzise. Die Chancen für die neue Batterietechnik stehen aber nicht schlecht – und auch für europäische Hersteller wäre sie aufgrund der besser verfügbaren Rohstoffe interessant. Aktuell läuft hierzulande zwar viel Grundlagenforschung, bei der Serienfertigung sind aber die Chinesen voraus. Sollten sie Erfolg haben, wären die Europäer im elektrischen Kleinwagensegment bald womöglich endgültig abgehängt. (SP-X/MN)