Natrium-Ionen-Akkus: Kochsalz macht’s günstig

Die Lithium-Ionen-Batterie im Elektroauto bekommt Konkurrenz. Die nun erstmals verfügbaren Akkus mit Natrium-Technik haben vor allem einen Vorzug: ihren potenziell geringen Preis. Der könnte auch einen generellen Nachteil ausgleichen.  

So gut wie jedes neue E-Auto weltweit rollt aktuell mit Lithium-Ionen-Batterien vom Band, meist mit nickelbasierter Chemie (NMC), zunehmen häufig auch mit einer Kathode auf Basis von Lithium-Eisenphosphat (LFP). Beiden Varianten gemein ist das Alkalimetall Lithium, das mit seinen speziellen chemischen Eigenschaften für das konkurrenzlos hohe Energiespeicher-Potenzial der Akkus sorgt.

Nicht nur Autos nutzen daher Lithium-Zellen, sondern auch viele andere Elektronikgeräte – vom Smartphone bis zum Herzschrittmacher. Entsprechend hoch ist die Nachfrage: Der weltweit größte Lithium-Produzent Albemarle rechnet für 2030 mit einem Bedarf von 3,3 Millionen Tonnen Lithiumcarbonat pro Jahr. Das entspricht etwa dem Dreifachen des Verbrauchs von 2022. 

Lithium: wenig Verfügbarkeit zu günstigen Preisen

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. Im April kündigte der chinesische Batteriehersteller CATL die Einführung seiner neuen Natrium-Ionen-Batterie unter dem Markennamen "Naxtra" an.

Die Massenproduktion soll im Dezember 2025 beginnen. Die Naxtra-Batterie bietet eine Energiedichte von 175 Wh/kg, vergleichbar mit den weit verbreiteten Lithium-Eisenphosphat (LFP) Batterien. Reichweiten um die 500 Kilometer sollen im Pkw möglich sein. Unternehmensgründer Robin Zeng sieht in der Natrium-Ionen-Technologie das Potenzial, bis zur Hälfte des aktuellen LFP-Batteriemarktes zu ersetzen.  

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. 

Steigenden Lithium-Preise 

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 100 Euro fallen.  

Neben CATL setzen angesichts der Kostenvorteile auch andere chinesische Hersteller auf die neue Zellchemie. Bislang allerdings in eher geringem Umfang: So baut Autoproduzent JAC seit Anfang 2024 E-Autos mit Natrium-Batterien für Südamerika. Wettbewerber BYD, der neben E-Autos auch Batterien baut, bietet in China die Einstiegsvariante des Kleinstwagens Seagull seit vergangenem Jahr mit dem Meersalz-Akku an. Gerade im Segment der günstigen Stadtautos oder Motorroller 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. 

Wettbewerbsnachteile für die Natrium-Batterie

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.