Lithiumbatterien sind überall in unserem Leben und bei der Arbeit zu finden. Von elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen und Laptops bis hin zu Fahrzeugen mit neuer Energie werden Lithium-Ionen-Batterien in vielen Bereichen eingesetzt. Dank ihrer geringeren Größe, stabileren Leistung und besseren Zyklisierbarkeit helfen sie den Menschen, saubere Energie besser zu nutzen.

In den letzten Jahren hat China bei der Erforschung und Entwicklung von Schlüsseltechnologien, der Materialaufbereitung, der Batterieproduktion und der Anwendung von Natrium-Ionen-Batterien einen Spitzenplatz in der Welt eingenommen.

Großer Reservevorteil

Die Entwicklung der elektrochemischen Energiespeicherung in Form von Lithium-Ionen-Batterien wird derzeit beschleunigt. Lithium-Ionen-Batterien haben eine hohe spezifische Energie, spezifische Leistung, Lade- und Entladeeffizienz und Ausgangsspannung, eine lange Lebensdauer und eine geringe Selbstentladung, was sie zu einer idealen Energiespeichertechnologie macht. Durch die Senkung der Herstellungskosten werden Lithium-Ionen-Batterien in großem Umfang im Bereich der elektrochemischen Energiespeicherung eingesetzt und weisen eine starke Wachstumsdynamik auf.

Nach Angaben des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie wird die neu installierte Kapazität neuer Energiespeicher in China im Jahr 2022 im Vergleich zum Vorjahr um 200% steigen, und mehr als 20 100-Megawatt-Projekte werden ans Netz gehen. Davon entfallen 97% der gesamten neu installierten Kapazität auf Lithium-Batterie-Energiespeicher.

"Die Energiespeichertechnologie ist ein wichtiges Bindeglied bei der Umsetzung der neuen Energiewende. Im Zusammenhang mit der Strategie für ein kohlenstoffarmes Europa entwickelt sich die neue Energiespeicherung in China rasch. Sun Jinhua, Akademiemitglied der Europäischen Akademie der Wissenschaften und Professor an der University of Science and Technology of China, sagte, dass die neue Energiespeicherung derzeit von einem Lithium dominiert wird.

Unter den zahlreichen elektrochemischen Energiespeichertechnologien haben Lithium-Ionen-Batterien eine dominierende Stellung in tragbaren elektronischen Geräten und neuen Energiefahrzeugen eingenommen und bilden eine relativ vollständige industrielle Kette. Gleichzeitig haben aber auch die Unzulänglichkeiten von Lithium-Ionen-Batterien Aufmerksamkeit erregt.

Die Ressourcenknappheit ist eine davon. Experten zufolge sind die Lithiumressourcen weltweit extrem ungleichmäßig verteilt, wobei etwa 70% auf Südamerika entfallen und Chinas Lithiumressourcen nur 6% der weltweiten Lithiumressourcen ausmachen.

Wie kann eine kostengünstige Batterietechnologie für die Energiespeicherung entwickelt werden, die nicht auf knappe Ressourcen angewiesen ist? Die Modernisierung der neuen Energiespeichertechnologien, zu denen auch die Natrium-Ionen-Batterien gehören, wird immer schneller vorangetrieben.

Ähnlich wie Lithium-Ionen-Batterien sind Natrium-Ionen-Batterien Sekundärbatterien, die sich auf Natriumionen stützen, die sich zwischen der positiven und negativen Elektrode bewegen, um das Laden und Entladen abzuschließen. Li Jianlin, Generalsekretär des Energy Storage Standards Committee der China Electrotechnical Society, sagte, dass die Natriumreserven weltweit gesehen die von Lithium bei weitem übersteigen und weit verbreitet sind. Die Kosten von Natrium-Ionen-Batterien sind 30% bis 40% niedriger als die von Lithium-Batterien. Gleichzeitig verfügen Natrium-Ionen-Batterien über eine bessere Sicherheit, eine bessere Leistung bei niedrigen Temperaturen und eine höhere Lebensdauer, was Natrium-Ionen-Batterien zu einem wichtigen technischen Weg macht, um das Problem des "einen Lithiums allein" zu lösen.

Gute Branchenaussichten

China misst der Forschung, Entwicklung und Anwendung von Natrium-Ionen-Batterien große Bedeutung bei. Im Jahr 2022 wird China Natrium-Ionen-Batterien in den "14. Fünfjahresplan für wissenschaftliche und technologische Innovation im Energiebereich" aufnehmen, um die Erforschung von Spitzentechnologien sowie von Kerntechnologie und -ausrüstung für Natrium-Ionen-Batterien zu unterstützen. Im Januar 2023 gaben sechs Ministerien, darunter das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie, gemeinsam die "Guiding Opinions on Promoting the Development of the Energy Electronics Industry" (Leitende Stellungnahmen zur Förderung der Entwicklung der Energieelektronikindustrie) heraus, in denen die technologische Forschung zur Industrialisierung neuer Energiespeicherbatterien deutlich gestärkt und Durchbrüche bei ultralanglebigen, hochsicheren Batteriesystemen, großformatigen, hochkapazitiven und hocheffizienten Batterien erforscht werden.

Yu Qingjiao, Generalsekretär der Zhongguancun New Battery Technology Innovation Alliance, sagte, dass das Jahr 2023 in der Branche als "erstes Jahr der Massenproduktion" von Natriumbatterien bezeichnet wird und der chinesische Natriumbatteriemarkt boomt. In Zukunft werden Natriumbatterien eine leistungsstarke Ergänzung zur Lithiumbatterietechnologie in verschiedenen Segmenten wie zwei- und dreirädrigen Elektrofahrzeugen, Energiespeichern für Haushalte, industriellen und kommerziellen Energiespeichern und neuen Energiefahrzeugen sein.

Im Januar dieses Jahres lieferte die chinesische Marke für neue Energiefahrzeuge, JAC Yttrium, das weltweit erste Fahrzeug mit Natriumbatterie aus. Im Jahr 2023 werden die Natrium-Ionen-Batteriezellen der ersten Generation von CATL auf den Markt kommen. Die Batteriezelle kann 15 Minuten lang bei Raumtemperatur aufgeladen werden, und die Leistung kann mehr als 80% erreichen. Die Kosten sind nicht nur niedriger, sondern die industrielle Kette wird auch unabhängig kontrollierbar sein.

Ende letzten Jahres kündigte die Nationale Energiebehörde neue Pilot-Demonstrationsprojekte zur Energiespeicherung an. Unter den 56 Projekten, die in die engere Wahl kamen, befinden sich auch zwei Natrium-Ionen-Batterie-Projekte. Laut Wu Hui, Präsident des China Battery Industry Research Institute, entwickelt sich der Industrialisierungsprozess von Natrium-Ionen-Batterien rasch. Schätzungen zufolge wird die weltweite Nachfrage nach Energiespeichern bis 2030 etwa 1,5 Terawattstunden (TWh) erreichen, und es wird erwartet, dass Natrium-Ionen-Batterien einen großen Marktanteil gewinnen werden. "Von der Energiespeicherung auf Netzebene über die industrielle und kommerzielle Energiespeicherung bis hin zur Energiespeicherung in Privathaushalten und tragbaren Geräten wird Natrium-Elektrizität in Zukunft in allen Energiespeicherprodukten weit verbreitet sein", sagte Wu Hui.

Der Weg zur Bewerbung ist lang

Derzeit ziehen Natrium-Ionen-Batterien die Aufmerksamkeit verschiedener Länder auf sich. Die "Nihon Keizai Shimbun" berichtete einmal, dass im Dezember 2022 die Zahl der von China im Bereich der Natrium-Ionen-Batterien erteilten Patente mehr als 50% der Gesamtzahl der gültigen Patente in der Welt ausmacht, wobei Japan, die Vereinigten Staaten, Südkorea und Frankreich jeweils an zweiter bis fünfter Stelle stehen. Bit. Sun Jinhua sagte, dass neben der deutlichen Beschleunigung der technologischen Durchbrüche und der groß angelegten Anwendung von Natrium-Ionen-Batterien in China auch viele europäische, amerikanische und asiatische Länder Natrium-Ionen-Batterien in ihre Entwicklungssysteme für Energiespeicherbatterien aufgenommen haben.

Di Kansheng, stellvertretender Geschäftsführer der Zhejiang Huzhou Guosheng New Energy Technology Co. Ltd. sagte, dass Natrium-Ionen-Batterien von der Entwicklungsgeschichte der Lithium-Batterien lernen, sich von der Produktisierung zur Industrialisierung entwickeln, die Kosten senken, die Leistung verbessern und Anwendungsszenarien in verschiedenen Branchen fördern können. Gleichzeitig sollte der Sicherheit höchste Priorität eingeräumt und die Leistungsmerkmale von Natrium-Ionen-Batterien genutzt werden.

Obwohl die Aussichten vielversprechend sind, sagen Experten, dass Natrium-Ionen-Batterien noch einen langen Weg vor sich haben, bevor sie in großem Maßstab eingesetzt werden können.

Yu Qingjiao sagte, dass die derzeitige industrielle Entwicklung von Natriumbatterien mit Herausforderungen wie geringer Energiedichte, noch nicht ausgereifter Technologie, verbesserungsbedürftigen Lieferketten und theoretisch noch nicht erreichten niedrigen Kosten konfrontiert ist. Die gesamte Branche muss sich auf gemeinsame Innovationen konzentrieren, um die Schwierigkeiten zu überwinden und die Natriumbatterie-Industrie zu einer Ökologisierung und Entwicklung auf höherem Niveau zu führen.