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Wenn die Batterieinnovation eine Cocktailparty wäre, würde Lithium-Ionen den gesamten Sauerstoff im Raum aufsaugen, zu viele Witze erzählen und kaum jemandem zu Wort kommen lassen. Natürlich spielt Tesla dabei keine Rolle, da es in seinen Autos Lithium-Ionen-Batterien und bei Projekten wie dem Hornsdale Power Reserve verwendet, um in Westaustralien die größte Lithium-Ionen-Batterie der Welt zu bauen.
Die Dominanz der Batterieart reicht jedoch weit zurück, bis zu den frühen 1990er Jahren, als Sony sie zuerst auf den Markt brachte und in tragbare Geräte einsetzte. Seitdem haben Unternehmen Zeit, Geld und Forschung investiert, um Lithium-Ionen-Batterien besser zu machen, und sie treiben nun alles vom Smartphone bis zum Auto an.
Aber auch diese Lithium-Ionen-Batterien sind nicht perfekt, erklärt Shirley Meng, Professorin für Nanotechnologie an der University of California in San Diego. Sie sind zum einen teuer und erfordern die Verwendung von Kobalt, das manchmal ein Konfliktmineral sein kann. Vor kurzem hat Meng gemeinsam mit ihren Kollegen nachgefragt, ob unsere Verliebtheit mit Lithium-Ionen andere, vielversprechendere Bereiche der Batterieforschung überschatten könnte, beispielsweise Batterien aus Natrium.
"Anfang der 1960er Jahre arbeiteten viele Forscher an Natriumionenbatterien", erzählt Meng Inverse „Der Grund, warum es nicht abgenommen hat, ist, dass Lithium-Ionen eine sehr hohe Spannung haben und dass dies für Transistoren, also Smartphones, sehr gut ist. Die Spannung von Natrium ist also… von Natur aus niedriger als die von Lithium. Es gibt also 10 Jahre keine Forschung in Bezug auf Natriumbatterien."
Warum Batterien aus Salz herstellen?
Der Hauptgrund, warum die Aussicht auf Natriumionen-Batterien so aufregend ist? Salz ist reichlich vorhanden, was bedeutet, dass Natrium-Ionen-Batterien theoretisch ziemlich billig wären. Eine Quadratmeile des Ozeans enthält ungefähr 120 Millionen Tonnen Natriumchlorid. Laut Meng ist der theoretische Mindestpreis pro Kilowattstunde niedriger als der von Lithium.
"Der Kostenpunkt für Natrium wurde auf 60 bis 80 Dollar pro Kilowattstunde projiziert", sagt Meng. "So ungefähr halb so viel wie Lithium."
Dank eines neuen Forschungsstipendiums der National Science Foundation wird Meng untersuchen können, ob diese Projektionen wirklich realisierbar sind und was nötig ist, um Natriumionen-Batterien zu einer brauchbaren Energiequelle zu machen. Kurz gesagt, zwei Dinge müssen wirklich passieren. Die erste ist, dass wir die Chemie von Natriumionenbatterien einfach besser verstehen müssen. Zweitens müssen Geräte insgesamt effizienter werden.
„Wir haben schon lange über Elektronik mit geringer Leistung gesprochen“, erklärt sie. "Es gibt keinen Grund, warum Transistoren heutzutage so hoch sein sollten."
Eine Elektronik mit niedrigem Stromverbrauch und ein besseres Verständnis darüber, wie Natriumionenbatterien tatsächlich funktionieren, könnte ausreichen, um Natriumionen zu helfen, den wirtschaftlichen Gegenwind zu überwinden, mit dem sie jetzt konfrontiert sind, und ihnen dabei zu helfen, im privaten Sektor Fuß zu fassen. Mehrere Unternehmen haben bereits versucht, vor allem den von Bill Gates unterstützten Aquion, der Risikokapital und Schulden in Höhe von 190 Millionen US-Dollar aufgebracht hat, um nur 2017 bankrott zu gehen GreenTechMedia Bericht aus der Zeit.
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