Natrium Ionen Akkus - Zukunft der Akku-Technologie?

[ibmthink]

Mal was anderes als ThinkPad (wobei es ja auch bei ThinkPads zukünftig mal eine Rolle spielen könnte) - nachdem Lithium-Ionen lange das Maß der Dinge war, schickt sich nun die Natirum-Ionen-Technologie an diese Rolle zu übernehmen. Hier ein ganz interessanter Artikel von golem mit starkem Bezug zu E-Autos: https://www.golem.de/news/akkutechn...en-echte-lithium-alternative-2106-156863.html

Bei Wikipedia gibt es eine schöne Zusammenfassung der Vor- und Nachteile bzw. einen Vergleich zwischen Lithium-Ionen und Natrium-Ionen (bzw. Sodium-Ion in Englisch):



Der größte Nachteil von Natrium-Ionen scheint dabei noch die niedrigere Energiedichte zu sein, was man laut des Artikels von Golem aber vermutlich mit der Zeit auch ausgleichen wird - weil Lithium-Ionen einen Entwicklungsvorsprung hat, der aber nicht ewig bestehen bleiben wird.

Finde ich eine sehr spannende Entwicklung! :thumbup: Akkus, die keine seltenen Erden mehr brauchen, kein Gefahrgut mehr sind und auch lange lagerbar, klingt fast zu schön um wahr zu sein.

 

[zwieblum]

Das dauert noch mindestens 10 Jahre, bis brauchbare Varianten die auf den Markt kommen.

 

[cuco]

Naja, Zink-Luft-Akkus können in der Theorie auch bis zu 1.000 Wh/kg erreichen, bei Hörgerätebatterien erreicht man etwa 400-500 Wh/kg was dann auch realistisch für die Akkus werden könnte und dann etwa das doppelte von Lithium-Ionen-Akkus wäre. Sofern sie denn mal "reif" wären.

In der "Nature Energy", einer der renommiertesten Zeitschriften wurde auch ein Paper veröffentlicht, was Akkus in dieser Größenordnung zeigen sollte. Bis rauskam, dass die Ergebnisse nicht stimmen. Leider gab es News über angebliche Durchbrüche schon verdammt häufig. Wirklich marktreif sind davon aber die wenigsten geworden.

Uns wurden 2017 auch schon Eisen-Luft-Batterien mit bis zu 1.200 Wh/kg versprochen, außerdem hat man für Lithium-Luft-Akkus 11.400 Wh/kg als theoretisches Maximum errechnet. Seitdem ist es wieder verdammt ruhig darum geworden.

Gerade Lithium-Luft-Akkus wären natürlich ein Durchbruch. Selbst wenn man nur - wie bei den meisten anderen Akkus auch - ca. die Hälfte vom theoretischen Maximum in der Praxis erreicht, wäre eine heute ca. eine Tonne schwere KFZ-Antriebsbatterie dann nur noch 50kg schwer. Mit 150kg hätte man schon die dreifache Reichweite von heute. Aber wann das kommen wird? Wer weiß. Geforscht wird daran schon seit den 80er Jahren. Jetzt vermutlich intensiver, da der Bedarf entsprechend höher ist und die Gelder, die in die Forschung gesteckt werden, stark angestiegen sind. Trotzdem wird das wohl noch lange dauern (und vielleicht beherrschen wir das auch nie?).

Und daher bin ich mal gespannt, wie lange es noch dauern wird, bis Natirum-Ionen-Akkus wirklich Verbreitung finden. Der Artikel klingt ja so, als wenn erste Hersteller erste Zellen bauen. Allerdings sagt der Artikel auch, dass die Zellen vergleichbar mit LiFePo-Akkus (LFP) sind. Und die sind vergleichsweise schlecht, schlechter als gängige Lithium-Ionen-Akkus. Und Natrium-Ionen-Akkus sollen aktuell auch weniger Ladezyklen verkraften. Bisher bleibt da einzig die bessere Resistenz gegen tiefere Temperaturen als Vorteil. Für andere Vorteile müssen wohl erst noch weitere Entwicklungsstufen folgen, damit das nennenswert eingesetzt werden kann.

 

[Aiphaton]

Also basierend auf den Zahlen sehe ich nicht wirklich, dass die in Thinkpads kommen werden. Dafür haben sie einen entscheidenden Nachteil: Schwerer und voluminöser bei gleicher Kapazität. Es mag sein, dass sich das noch ausgleicht, aber das dauert sicherlich noch eine ganze Weile. Ich kann mir nicht vorstellen, dass man wirklich den Weg von möglichst leichten und kompakten Geräten weg geht. Ich würde eher davon ausgehen, dass die in Autos, in Speicheranlagen für Häuser (wobei es da ja Eisenbasierte Batterien gibt) usw. landen werden - da dürfte vmtl. auch der Kostenvorteil weitaus attraktiver sein, einfach aufgrund der viel größeren Mengen. Falls sie es natürlich schaffen sollten, eine höhere Energiedichte als bei den LiPos herauszubekommen - dann wäre die Chance sehr hoch.

Zum Thema Gefahrgut: Sie sind nur dann kein Gefahrgut, wenn vollständig entladen .

 

[ibmthink]

@cuco,
bei den Luft-Akkus geht es ja vornehmlich um die Steigerung der Energiedichte verglichen mit Lithium-Ionen - das ist auch nicht uninteressant, aber nicht mit den Natrium-Ionen-Akkus vergleichbar, wo die Vorteile ja eher in besserer Sicherheit, Verfügbarkeit der Materialien plus deren Umweltfreundlichkeit liegen. Wie du schon schreibst, es werden schon Zellen hergestellt und die kommerzielle Produktion wird vorbereitet. Es ist also eine Technologie, die schon nahe an der Marktreife ist und keine "Luftnummer".

Und die sind vergleichsweise schlecht, schlechter als gängige Lithium-Ionen-Akkus. Und auch weniger Ladezyklen verkraften.

Dafür haben sie einen entscheidenden Nachteil: Schwerer und voluminöser bei gleicher Kapazität

Zu den beiden Themen der Golem-Artikel: https://www.golem.de/news/akkutechn...-echte-lithium-alternative-2106-156863-3.html

"Der Einfluss des Natriums auf die Energiedichte ist also sehr begrenzt. Das Natrium selbst macht die Akkuzellen von Faradion etwa 5 Prozent schwerer als mit Lithium. Umgekehrt wird ähnlich viel Gewicht durch den Ersatz von Kupfer durch leichtere Aluminiumfolien einspart. Hingegen gehen grundsätzlich rund 10 Prozent der Energiedichte wegen der niedrigeren Zellspannung verloren.

Den größten Anteil an der vergleichsweise niedrigen Energiedichte der Natrium-Ionen-Akkus hat schlicht der Entwicklungsrückstand. Während Lithium-Ionen-Akkus seit 40 Jahren intensiv weiterentwickelt werden, wurde die Entwicklung mit Natrium erst vor rund zehn Jahren wieder aufgenommen. Die größte Hürde war zunächst die Lebensdauer der Akkus. Sie lag anfangs höchstens bei einigen hundert Ladezyklen. Inzwischen ist sie mit konventionellen Lithium-Ionen-Akkus vergleichbar und liegt über 1.000."

Das dauert noch mindestens 10 Jahre, bis brauchbare Varianten die auf den Markt kommen.

Sicher - ist keine Geschichte, die morgen den Markt im Sturm erobern wird. Es wird noch Zeit brauchen, aber das Potenzial ist IMO schon abzusehen.

 

[Schwartz]

LiFePo soll schlecht sein? Das sind m.M. nach die besten Akkus. Nicht ganz so viel Energie, dafür viel höhere Zyklenzahl und generelle Sicherheit.
Es scheiden sich die Geister, wie man sieht. Für kleine Geräte würde ich LiFePo vielleicht nicht nehmen, aber alles wo es um Effizienz auch im Sinne der Kosten über die Jahre geht würde ich immer zu LiFePo greifen.

 

[wus]

Es ist also eine Technologie, die schon nahe an der Marktreife ist und keine "Luftnummer".

Auch "nahe an der Marktreife" wurde schon in vielen Berichten über Durchbrüche in der Akkutechnologie behauptet. Aber in den seltensten Fällen ist wirklich was draus geworden.

Die Zeit der großen Durchbrüche die "morgen" unsere Welt auf den Kopf stellen ist beim Thema Akkutechnologien definitiv vorbei. Ich beobachte das - zeitweise berufsbedingt - schon seit 40 Jahren. Für mich bleibt alles so lange eine "Luftnummer" bis ich das Produkt tatsächlich - und zu einem konkurrenzfähigen Preis - kaufen kann.