Natrium-Ionen-Akkus: Ihre Rolle für E-Autos und PV-Speicher
Natrium-Ionen-Batterien gelten als eine sichere, günstige und langlebige Technologie. In China haben sie bereits Marktreife erlangt und kommen dort in Elektroauto-Akkus und stationären Speicherbatterien zum Einsatz. Die unkomplizierte Gewinnung der für sie benötigten Rohstoffe macht sie zu einer echten Zukunftstechnologie. Lesen Sie hier mehr über die kommende Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien.
Alternative Batterietechnologie: Natrium-Ionen-Akkus
Elektroautos sind eine emissionsärmere Alternative zu Benzin- und Dieselfahrzeugen. Für die Herstellung der aktuell genutzten Lithium-Ionen-Akkus werden jedoch teure und umstrittene Rohstoffe wie Lithium und Kobalt benötigt. Natrium-Ionen-Akkus könnten laut Forschung eine kostengünstige Option aus leichter verfügbaren Ressourcen sein.
Der Abbau von Lithium ist kostspielig, belastet die Umwelt und ist mit wirtschaftspolitischen Risiken verbunden. Europas Industrie ist stark von Importen abhängig, etwa aus Australien, Chile und China. Diese weltweit größten Lithium-Produzenten können die Preise für die Rohstoffe aufgrund ihrer Marktmacht diktieren, kurzfristig ihre Exporte einstellen oder in andere Länder umlenken. Lithiumgewinnung lohnt vor allem da, wo es durch geologische Bedingungen besonders große Vorkommen gibt, z.B. in Salzwüsten oder im Hartgestein. Über das Lithium hinaus werden für die herkömmlichen Akkus zusätzlich Kobalt und Nickel benötigt, die ebenfalls oft unter bedenklichen Bedingungen abgebaut werden.
Natrium hingegen ist weltweit verbreitet und befindet sich zum Beispiel in Meersalz. Es kann mit geringeren Umweltauswirkungen aus natürlichen Salzvorkommen abgebaut sowie aus Meerwasser oder salzhaltigem Quellwasser gewonnen werden. So ermöglicht die Natrium-Ionen-Technologie es Europas Industrie, unabhängiger von Rohstoff-Importen zu werden. Mit dieser sogenannten Drop-In-Technologie können die Hersteller von Natrium-Ionen-Batterien große Teile der Werkzeuge, der Prozesse und der Komponenten der bisher gängigen Batterieproduktion verwenden.
Der Preis einer Natrium-Ionen-Batterie liegt heute schon um bis zu 40 % unter dem für eine Lithium-Ionen-Batterie. Weitere Entwicklungen und die Ausweitung der Produktion werden die Preise voraussichtlich weiter drücken. Das liegt unter anderem an der Verwendung anderer Materialien: Natrium statt Lithium und günstigeres Aluminium statt Kupfer.
Bei ihrer CO2-Bilanz haben Natrium-Ionen-Batterien eine ähnliche Klimawirkung wie ihre Lithium-Ionen-Gegenstücke. Denn der Großteil der CO2-Emissionen, die ein E-Auto-Akku verursacht, stammt aus den energieaufwändigen Produktionsprozessen und diese sind bei beiden Technologien sehr ähnlich. Deshalb ist die Produktion von Batterien beispielsweise in Schweden, wo ein hoher Anteil an erneuerbaren Energien im Netz herrscht, auch deutlich besser als in China, wo noch viel Strom mit Kohle erzeugt wird.
Natrium-Ionen-Batterien verursachen je nach Produktionsstandort zwischen 60 und 130 Kilogramm CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde Speicherkapazität. Bei Lithium-Ionen-Batterien liegt die Spanne zwischen 50 und 120 Kilogramm CO2. Perspektivisch wird sich die CO2-Bilanz von E-Auto-Batterien, egal mit welcher Technologie, deutlich verbessern. Denn je mehr Ökostrom durchs Netz fließt, desto kleiner wird der CO2-Fußabdruck aus der Produktion der Akkus.
Gut zu wissen: Anders als mit Lithium arbeiten Natrium‑Zellen zuverlässig zwischen –40 °C und +80 °C und behalten auch bei –40 °C noch 90 % ihrer Speicherkapazität.
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Natrium-Ionen-Batterien gelten als ressourcenschonender und kostengünstiger in der Produktion, was zu einer besseren Wirtschaftlichkeit führt.
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Natrium ist resistenter gegen Temperaturschwankungen als Lithium. Es ist deshalb weniger anfällig für Überhitzung und kann auch bei Kälte noch einen Großteil der gespeicherten Energie nutzen.
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Natrium-Ionen-Batterien gelten als langlebig. So lassen sich Umweltauswirkungen durch Produktion und Recycling reduzieren.
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Der Verzicht auf Kobalt ist ein weiterer Pluspunkt. Es kann beispielsweise durch einen künstlichen Kohlenstoff ersetzt werden, der aus Lignin hergestellt wird, einem Abfallprodukt der Papierindustrie.
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Die Produktion von Natrium-Akkus ist sehr ähnlich zu der von Lithium-Zellen, weshalb keine neuen Produktionslinien aufgebaut werden müssen.
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Natrium-Ionen-Batterien haben aktuell im Vergleich zum Lithium-Akku eine geringere Energiedichte. Mit 150 bis 175 Wattstunden pro Kilo (Wh/kg) erreichen sie noch nicht die bis zu 300 Wh/kg von Lithiumbatterien.
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Natrium-Ionen-Batterien benötigen mehr Platz und haben mehr Gewicht für die gleiche Menge an gespeicherter Energie im Vergleich zu Lithium-Akkus. Anders ausgedrückt: Sie weisen bei gleichem Bauraum noch weniger Speicherkapazität auf.
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Der Batteriemarkt wird aktuell von Lithium beherrscht. Der Umstieg auf weniger erforschte Technologien stellt für Hersteller und Anwender oftmals eine Herausforderung dar.
Eine Natrium-Ionen-Batterie funktioniert ähnlich wie eine herkömmliche Lithium-Ionen-Batterie.
Wichtigster Unterschied: Nicht Lithium-Ionen speichern die Energie und geben sie bei Bedarf wieder ab, sondern Natrium-Ionen. Eine Batterie besteht aus Elektroden und dem Elektrolyt. Während des Ladevorgangs wandern Natrium-Ionen durch den Elektrolyt von der positiven Elektrode zur negativen. Hier werden die Ionen aufgenommen und gespeichert. Um Energie zu verwenden, werden die Ionen aus der negativen Elektrode freigesetzt. Sie wandern durch den Elektrolyt zur positiven Elektrode. Diese gibt bei Aufnahme der Natrium-Ionen elektrische Energie ab.
Deutschland
In Deutschland überwiegen aktuell Forschungskooperationen von Hochschulen und Start-Ups: Das in 2023 am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gegründete Start-up Litona will den europäischen Markt mit einem „Preußisch Weiß" genannten Batterierohstoff versorgen, der neben Natrium auch aus Eisen und Mangan besteht. Auch Na.Ion.NRW und das Projekt SIB:DE sind Hochschul-Joint-Ventures, die darauf zielen einen schnellen Übergang der Batterie-Technik in die industrielle Produktion zu ermöglichen. Im Projekt ENTISE („Entwicklung der Natrium-Ionen-Technologie für Industriell Skalierbare Energiespeicher") unter Koordination des deutschen Batterieherstellers Varta arbeiten 15 Unternehmen daran, eine möglichst leistungsstarke, kostengünstige und ressourcenschonende Zellchemie für Natrium-Ionen-Batterien zu entwickeln. Das Gleiche geschieht in dem von der Uni Würzburg koordinierten Verbundprojekt NaKlaR. In Sachsen beginnt die Firma Altech 2026 nach langjähriger Forschungskooperation mit dem Fraunhofer Institut den Aufbau einer Serienproduktion von Natrium-Ionen-Batterien für stationäre Energiespeicher.
Europa
Aktuell sind Autos mit Natrium-Ionen-Akkus nur auf dem chinesischen Markt erhältlich. Bisher angekündigte Markteinführungen sind noch nicht umgesetzt worden. Jedoch ist absehbar das bis 2027 erste Modelle erhältlich sein können. Voraussichtlich eher im Kleinwagen-Segment. Seit Anfang 2026 kooperieren der schwedische Entwickler Altris und die tschechische Chemiefirma Draslovka beim Aufbau der ersten Herstellungslinie von Natrium‑Ionen‑Akkus in Europa. Dies soll Europas Abhängigkeit von Importen reduzieren. Aktuell plant das australische Unternehmen Power Cap seinen Verkauf nach Europa auszuweiten. Ab 2026 sollen Batteriespeicher der Marke z.B. für PV-Anlagen in Deutschland und Spanien erhältlich sein.
China
China ist schon ein paar Schritte weiter: Erste Kleinwagenmodelle mit Natrium-Ionen-Batterien sind in China bereits in Produktion gegangen. Sie sind mit den Natriumbatterien der heimischen Hersteller bestückt. Die Batterie des Herstellers HiNa arbeitet derzeit mit 165 Wh/kg, die aktuelle Batterie von CATL mit einer Energiedichte von bis zu 175 Wh/kg. Für die zweite Generation seiner Natriumbatterie stellt CATL bereits 200 Wh/kg in Aussicht. Der Akku von HiNa wird von JAC (Anhui Jianghuai Automobile) im Elektroauto Yiwei E10X eingesetzt, das eine Reichweite von 252 Kilometern aufweist. Aktuell verbaute Batterien können in 25 Minuten auf bis zu 100 % aufgeladen werden und haben eine Kapazität von zwischen 23,2 und 45 Kilowattstunden. Der Mutterkonzern, die JAC Automobile Group, startete 2017 ein Joint Venture mit Volkswagen – seit 2020 hält der deutsche Autobauer 75 % der Anteile.
Deutschland
In Deutschland überwiegen aktuell Forschungskooperationen von Hochschulen und Start-Ups: Das in 2023 am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gegründete Start-up Litona will den europäischen Markt mit einem „Preußisch Weiß" genannten Batterierohstoff versorgen, der neben Natrium auch aus Eisen und Mangan besteht. Auch Na.Ion.NRW und das Projekt SIB:DE sind Hochschul-Joint-Ventures, die darauf zielen einen schnellen Übergang der Batterie-Technik in die industrielle Produktion zu ermöglichen. Im Projekt ENTISE („Entwicklung der Natrium-Ionen-Technologie für Industriell Skalierbare Energiespeicher") unter Koordination des deutschen Batterieherstellers Varta arbeiten 15 Unternehmen daran, eine möglichst leistungsstarke, kostengünstige und ressourcenschonende Zellchemie für Natrium-Ionen-Batterien zu entwickeln. Das Gleiche geschieht in dem von der Uni Würzburg koordinierten Verbundprojekt NaKlaR. In Sachsen beginnt die Firma Altech 2026 nach langjähriger Forschungskooperation mit dem Fraunhofer Institut den Aufbau einer Serienproduktion von Natrium-Ionen-Batterien für stationäre Energiespeicher.
Europa
Aktuell sind Autos mit Natrium-Ionen-Akkus nur auf dem chinesischen Markt erhältlich. Bisher angekündigte Markteinführungen sind noch nicht umgesetzt worden. Jedoch ist absehbar das bis 2027 erste Modelle erhältlich sein können. Voraussichtlich eher im Kleinwagen-Segment. Seit Anfang 2026 kooperieren der schwedische Entwickler Altris und die tschechische Chemiefirma Draslovka beim Aufbau der ersten Herstellungslinie von Natrium‑Ionen‑Akkus in Europa. Dies soll Europas Abhängigkeit von Importen reduzieren. Aktuell plant das australische Unternehmen Power Cap seinen Verkauf nach Europa auszuweiten. Ab 2026 sollen Batteriespeicher der Marke z.B. für PV-Anlagen in Deutschland und Spanien erhältlich sein.
China
China ist schon ein paar Schritte weiter: Erste Kleinwagenmodelle mit Natrium-Ionen-Batterien sind in China bereits in Produktion gegangen. Sie sind mit den Natriumbatterien der heimischen Hersteller bestückt. Die Batterie des Herstellers HiNa arbeitet derzeit mit 165 Wh/kg, die aktuelle Batterie von CATL mit einer Energiedichte von bis zu 175 Wh/kg. Für die zweite Generation seiner Natriumbatterie stellt CATL bereits 200 Wh/kg in Aussicht. Der Akku von HiNa wird von JAC (Anhui Jianghuai Automobile) im Elektroauto Yiwei E10X eingesetzt, das eine Reichweite von 252 Kilometern aufweist. Aktuell verbaute Batterien können in 25 Minuten auf bis zu 100 % aufgeladen werden und haben eine Kapazität von zwischen 23,2 und 45 Kilowattstunden. Der Mutterkonzern, die JAC Automobile Group, startete 2017 ein Joint Venture mit Volkswagen – seit 2020 hält der deutsche Autobauer 75 % der Anteile.
Weitere Einsatzgebiete der Batterietechnologie für Unternehmen
Natrium-Ionen-Akkus können ideal als Speicher eingesetzt werden, wenn Energiedichte sowie Größe und Gewicht nur eine untergeordnete Rolle spielen, zum Beispiel im Bereich Sonnen- und Windenergie. Hier reichen die Einsatzmöglichkeiten vom Kleinspeicher für den Handwerksbetrieb bis hin zu riesigen Speichern mit mehreren Hundert Megawattstunden Kapazität für Industrie und produzierendes Gewerbe.
In Zukunft dürften Natrium-Ionen-Batterien noch in vielen weiteren Anwendungen zum Einsatz kommen und zum Gelingen der Energiewende beitragen, denn die Forschung und Entwicklung der neuartigen Technologie hat zuletzt stark an Fahrt aufgenommen.
Fazit: Vielversprechende Alternative
Die Natrium-Ionen-Batterie ist aufgrund der guten Rohstoffverfügbarkeit und ihres günstigen Preises eine vielversprechende zukünftige Alternative für den Betrieb von Elektroautos. In Großspeichern für erneuerbare Energien ist die Technologie heute schon im Einsatz. Derzeit wird die Forschung aber intensiviert, um mögliche Nachteile wie Größe, Gewicht und Energiedichte im Vergleich zu den herkömmlichen Ionen-Akkus zu reduzieren oder sogar ganz ausgleichen zu können. Insbesondere die Argumente, dass Natrium viel häufiger vorkommt als Lithium und dass die Herstellung von Natrium-Ionen-Akkus weniger umweltbelastend und kostengünstiger sein kann, machen die Batterie zu einer Option mit viel Potenzial für Unternehmen und Verbraucher.
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