Alternative zu Lithiumzellen: Batterie-Rohstoffe wie Salz im Meer

Wissenschaftler hoffen auf ein Element, das schon vor Jahrzehnten für Batterien genutzt wurde, sich aber noch nicht durchsetzen konnte: Natrium.

Alte Lithium-Batterien bei in einer Recycling-Firma Foto: reuters

Wer Batteriespeicher diskreditieren will, sucht sich gern einen sensiblen Angriffspunkt: die nötigen Rohstoffe. Denn bei Lithiumzellen ist das Thema nicht von der Hand zu weisen. Ein Durchmarsch des batterieelektrischen Autos und der stationären Batteriespeicher würde die globalen Rohstoffmärkte umkrempeln – zeitweilige Engpässe vermutlich inklusive.

Deshalb setzen einige Entwickler auf ein alternatives Element, das zu den zehn häufigsten in der Erdkruste zählt; das Natrium, Bestandteil des Kochsalzes. Öffentlichkeitswirksam wurde im Sommer eine solche Salzbatterie auf der Alp Honegg im Kanton Bern präsentiert, wo sie – gespeist durch Photovoltaik – unter anderem die Melkmaschine versorgt und die Milchkühlung sicherstellt.

Neu ist dieser Batterietyp nicht, aber er konnte sich bisher nicht durchsetzen. Ein Nachteil besteht darin, dass dies eine Thermalbatterie ist, die geschmolzenes Salz benötigt, und damit eine Betriebstemperatur der Zellen zwischen 270 und 350 Grad. Die dafür nötige Wärme stammt während des Betriebs aus dem chemischen Prozess selbst. Wird die Batterie für längere Zeit nicht benötigt, wird das Salz fest, wobei der Ladezustand aber erhalten bleibt.

Im schweizerischen Meiringen hat Cord-Henrich Dustmann unter dem Namen Battery Consult ein Entwicklungszentrum für solche Salzbatterien aufgebaut. Er ist überzeugt, dass die Technik „wettbewerbsfähig zum Lithium“ werde. Einer ihrer Vorteile sei ihre Sicherheit, denn bei mechanischer Beschädigung bestehe im Gegensatz zu anderen Batterietypen keine Brandgefahr. Für den Gebrauch im Fahrzeug sei allerdings ihre Energiedichte zu gering. Aber stationär für die Hausversorgung oder zum Ausgleich von Schwankungen im öffentlichen Stromnetz sei die Technik attraktiv.

Nicht alle glauben an diese Technik

Doch es teilen nicht alle Batterieexperten diesen Optimismus. Holger Althues vom Fraunhofer-Institut für Werkstofftechnik in Dresden verweist auf die für diese Zellen notwendige keramische Membran, die relativ anfällig und teuer sei.

Neben Batterien mit Flüssigsalzen gibt es auch solche auf Basis von Salzwasser. Hersteller dieser Technik ist die amerikanische Aquion Energy. Allerdings wurde sie nach Insolvenz gerade von einem chinesischem Investor übernommen. Wie es weitergeht, ist unklar.

Batterien auf Salzbasis kommen für den Haus- und stationären Gebrauch infrage

Der Berliner Speicheranbieter Qinous hat die Technik getestet und lobt die „lange Haltbarkeit und Zyklenfestigkeit“ sowie die „geringen Wartungsanforderungen“. Firmensprecher Busso von Bismarck hebt die „sehr einfache Fertigung im Vergleich zu Lithium-Batterien“, die „sehr kostengünstigen Materialien“ und den Verzicht auf toxische Substanzen hervor.

Markus Hagen, Batterieforscher am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Pfinztal, bleibt dennoch skeptisch gegenüber Salzbatterien – auch aufgrund der deutlich geringeren Energiedichte im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien. Gleichwohl ist aber auch er davon überzeugt, dass das Natrium als chemisches Element Potenzial im Batteriesektor hat.

Hagen hofft auf eine andere Bauart: „Für interessant halte ich Natrium-Ionen-Batterien, die wie Lithium-Ionen-Zellen funktionieren.“ Da mache die Technik gerade große Sprünge. Das wäre dann lediglich ein neuer Stoff, nicht gleich ein grundsätzlich anderes Zellkonzept. Der Vorteil gegenüber Lithium wäre freilich eklatant: Natrium gibt es wie Salz im Meer.