Die vorgestellte Natrium-Ionen-Batterie besitzt auch bei niedrigen Temperaturen eine hohe Kapazitätserhaltung. (Bild: CATL)
Die zunehmend segmentierten Märkte haben zu differenzierten Anforderungen an Batterien geführt. Gleichzeitig wird die weltweite Forschung und Entwicklung von Basismaterialien für Batterien beschleunigt, was die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien in beide Richtungen ermöglicht.
Die Natrium-Ionen-Batterie hat ein ähnliches Funktionsprinzip wie die Lithium-Ionen-Batterie. Auch hier pendeln Natriumionen zwischen Kathode und Anode. Im Vergleich zu Lithium-Ionen haben Natrium-Ionen jedoch ein größeres Volumen und stellen höhere Anforderungen an die strukturelle Stabilität und die kinetischen Eigenschaften der Materialien. Dies hat sich zu einem Engpass für die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien entwickelt.
Bei den Kathodenmaterialien setzt CATL auf Preußisch Weiß, einer Abwandlung des Berliner Blau (einem Eisenhexacyanoferrat). Bei Preußisch Weiß ersetzt Natrium einen Teil der Eisenionen. Bei diesem Material mit hoher spezifischer Kapazität wurde die Struktur durch Umlagerung der Elektronen neu gestaltet. Als Anodenmaterial hat CATL ein Hartkohlenstoffmaterial entwickelt, das eine poröse Struktur besitzt und damit eine erhöhte Speicherung und schnelle Bewegung der Natriumionen ermöglicht. Dies verbessert die Zyklusleistung der Batterie.
Video zum offiziellen Launch der Natrium-Ionen-Batterie
Robin Zeng, Gründer und Vorsitzender von CATL, stellt die Natrium-Ionen-Batterie der ersten Generation vor und Dr. Huang, stellvertretender Dekan des CATL-Forschungsinstituts, erklärt die Technologie dahinter.
Das sind die Vorteile der Natrium-Ionen-Batterie
Diese erste Generation der Natrium-Ionen-Batterie besitzt eine hohe Energiedichte, eine schnelle Ladefähigkeit, eine sehr gute thermische Stabilität, eine gute Leistung bei niedrigen Temperataturen und eine hohe Integrationseffizienz. Die Energiedichte der Batteriezelle gibt CATL mit bis zu 160 Wh/kg an. Sie soll sich bei Raumtemperatur in 15 Minuten auf 80 Prozent SOC aufladen lassen. Darüber hinaus hat der Energiespeicher in einer Tieftemperaturumgebung von -20 °C eine Kapaziätserhaltungsrate von mehr als 90 Prozent.
Der Batteriehersteller setzt bei der Weiterentwicklung auf High Performance Computing und eine Simulationstechnologie, die ein tiefgreifendes Verständnis der elektrochemischen Prinzipien ermöglicht. Darauf basierend werden die elektrochemischen Systeme für Energiespeicher weiterentwickelt, sodass schließlich ein für die Natrium-Ionen-Batterie optimiertes chemisches System entsteht. Das Entwicklungsziell für die nächste Generation ist eine Energiedichte von über 200 Wh/kg.
AB-Batteriesystemlösung
Im Bereich der Batteriesysteminnovation hat CATL die AB-Batteriesystemlösung entwickelt. Bei dieser lassen sich Natrium-Ionen- und Lithiuim-Ionen-Batterien in einem bestimmten Verhältnis mischen und in ein Batteriesystem integrieren. Gesteuert werden die verschiedenen Batteriesysteme durch einen BMS-Algorithmus. Die AB-Batteriesystemlösung kann den derzeitigen Mangel an Energiedichte der Natrium-Ionen-Batterie ausgleichen. (na)
Schwerpunktthema: E-Mobility
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