Die Frage ist, ob nicht Batterietypen entwickelt werden, die ohne Lithium auskommen.
Bin kein Experte, aber da ist wohl einiges in Arbeit.
Gruß! Fritz
Hallo Fritz,
auf dem Gebiet tut sich einiges, jedoch gibt es bei allen Ansätzen ein Für und Wider. Ich liste mal ein paar Aspekte zum Thema auf:
Natrium-basierte Batterien:
Der chinesische Batteriespezialist CATL hat eine neue Zellchemie für das Jahr 2023 angekündigt, die ohne Kobalt und Nickel auskommt.
Es wird auch erwähnt, dass CATL die Massenproduktion von Eisenphosphat-Batterien für 2023 plant, die mit weniger seltenen Rohstoffen auskommen und bei geringeren Kosten eine hohe Reichweite versprechen.
Kritik und Hauptnachteile von Natrium-Batterien:
Energiedichte:
Natrium-Ionen-Batterien haben im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien eine geringere Energiedichte, was bedeutet, dass sie mehr Platz benötigen, um die gleiche Menge an Energie zu speichern. Dies ist besonders problematisch für Elektrofahrzeuge, bei denen der Platz für Batterien begrenzt ist.
Die Energiedichte von Natrium-Ionen-Batterien ist auch niedriger als die von LFP-Zellen (Lithium-Eisenphosphat-Zellen), was den Bedarf an hochintegrierten Systemen zur Kompensation dieses Nachteils unterstreicht.
Gewicht:
Natrium ist dreimal so schwer wie Lithium, und daher sind auch Natrium-Ionen-Batterien schwerer. Dies kann die Reichweite von Elektrofahrzeugen negativ beeinflussen, da schwerere Batterien die Fahrzeuge schwerer machen.
Speicherkapazität und Effizienz:
In den Poren und Gängen des Kohlenstoffs, der in Natrium-Ionen-Batterien verwendet wird, können sich nicht nur Natrium-Ionen einlagern, sondern auch Elektrolyt, eine ionenleitende Flüssigkeit, eindringen. Dies führt zu Verlusten der Speicherkapazität und beeinträchtigt die Effizienz der Batterie.
Die Nachteile von Natrium-Ionen-Batterien sind erheblich, aber die Entwicklung in dieser Technologie geht weiter. Zum Beispiel wird erwartet, dass die nächste Generation von Natrium-Ionen-Batterien, die voraussichtlich 2024 auf den Markt kommen wird, eine verbesserte Energiedichte von mehr als 200 Wh/kg aufweisen wird, was der Kapazität moderner LFP-Batterien entspricht.
Festkörper-Akkumulatoren:
Festkörper-Akkumulatoren, die keine Flüssigelektrolyte verwenden, werden als bedeutender Fortschritt in der Batterietechnologie angesehen, da sie eine deutlich höhere Energiedichte im Vergleich zu heutigen Lithium-Ionen-Batterien bieten und damit mehr Reichweite für Elektroautos ermöglichen.
Kritik und Hauptnachteile von Festkörper-Akkumulatoren:
Geringe Ionen-Leitfähigkeit:
Ein Hauptnachteil von Festkörper-Akkumulatoren ist die geringe Ionen-Leitfähigkeit der meisten Glas-Keramik-Elektrolyten, die niedriger ist als die Ionen-Leitfähigkeit von flüssigen Elektrolyten.
Niedrige Leistungsdichte:
Festkörper-Akkumulatoren haben grundsätzlich eine niedrigere Leistungsdichte aufgrund der Schwierigkeit, hohe Ströme über Festkörper-Festkörper-Grenzflächen zu übertragen. Dies kann insbesondere bei Anwendungen, die hohe Ströme benötigen, wie zum Beispiel beim schnellen Laden von Elektrofahrzeugen, problematisch sein.
Technologische Reife und Marktbereitschaft:
Die Technologie der Festkörper-Batterien ist noch nicht ausgereift und es wird erwartet, dass es noch einige Jahre dauern wird, bis Feststoffbatterien im Elektroauto auf der Straße zu sehen sind. Dies kann die schnelle Adoption dieser Technologie in der Automobilindustrie hemmen.
Kostenaufwand:
Es könnte auch hohe Kosten für die Entwicklung und Produktion von Festkörper-Batterien geben, obwohl dies durch die potenziellen Vorteile der Technologie aufgewogen werden könnte.
Skalierbarkeit:
Es könnte Herausforderungen bei der Skalierung der Produktion von Festkörper-Batterien geben, um die Bedürfnisse der Automobilindustrie zu erfüllen, insbesondere im Vergleich zu den bereits etablierten Produktionsverfahren für Lithium-Ionen-Batterien.
Festkörper-Akkumulatoren bieten dennoch erhebliche Vorteile wie eine höhere Energiedichte, verbesserte Sicherheit, und eine längere Lebensdauer, die sie zu einer attraktiven Option für zukünftige Elektrofahrzeuge machen könnten. Trotz der oben genannten Nachteile arbeiten viele Unternehmen und Forschungseinrichtungen intensiv an der Weiterentwicklung und Verbesserung der Festkörper-Batterietechnologie, um ihre Markteinführung zu beschleunigen und die Kosten zu senken.
Andere alternative Batterietechnologien:
=> Das deutsche Unternehmen CMBlu Energy hat eine innovative Batterie (Organic-Flow-BAttery) entwickelt, die völlig ohne Kobalt, Lithium oder Nickel auskommt.
=> Fraunhofer ISI hat eine Roadmap für alternative Batterietechnologien bis 2045 skizziert, darunter Metall-Ionen-Batterien (z.B. Natrium-Ionen- oder Zink-Ionen-Batterien), Metall-Schwefel-Batterien, Metall-Luft-Batterien und Redox-Flow-Batterien. Diese Technologien bieten Potenzial für mehr Nachhaltigkeit, geringere Kosten oder weniger Ressourcenverbrauch, haben jedoch teilweise auch Nachteile wie eine geringere Energiedichte oder eine geringe Technologiereife.
Fazit
Diese Entwicklungen zeigen ein breites Spektrum von Möglichkeiten in der Batterietechnologie ohne Lithium, die auf unterschiedlichen Materialien und Ansätzen basieren. Es ist auch erwähnenswert, dass viele dieser Technologien immer noch in der Entwicklungsphase sind oder gerade erst den Markt betreten haben.
Solltest Du noch Kondition und Lust haben, dann schaue Dir mal die Roadmap vom Fraunhofer Institut an. https://www.isi.fraunhofer.de/…thium-ionen-batterie.html