Kürzlich hat der weltweit führende Hersteller von Traktionsbatterien, CATL (Contemporary Amperex Technology Co. Limited), auf seiner Online-Technologiekonferenz „Tech Zone" offiziell seine erste Generation von Natrium-Ionen-Batterien vorgestellt und gleichzeitig das innovative AB-Batteriesystem veröffentlicht. Dieses System integriert Natrium-Ionen-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien in einem einzigen Batteriepaket, mit dem Ziel, durch die komplementären Eigenschaften der beiden Zelltypen die Gesamtleistung weiter zu verbessern.
Als weltweit führender Batterielieferant beliefert CATL derzeit mehrere Automobilhersteller wie Tesla und Hyundai mit Lithium-Ionen-Batterien. Laut Daten von SNE Research aus Südkorea entfiel auf CATL von 2021 bis heute ein Marktanteil von fast 30 % am weltweiten Markt für EV-Batterien und belegte damit den ersten Platz. Angesichts der Herausforderungen von Lithium-Ionen-Batterien in Bezug auf die Ressourcennachhaltigkeit hat CATL über viele Jahre kontinuierlich in die Entwicklung von Elektrodenmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien investiert. Allerdings ist das Natrium-Ion relativ groß, was höhere Anforderungen an die strukturelle Stabilität und die kinetische Leistungsfähigkeit des Materials stellt.
Die diesmal vorgestellte erste Generation der Natrium-Ionen-Zelle erreicht eine Energiedichte von 160 Wh/kg. Obwohl sie damit unter der gängiger Lithium-Ionen-Batterien liegt, unterstützt sie ein Aufladen bei Raumtemperatur auf 80 % der Kapazität (SOC) in nur 15 Minuten und behält bei niedrigen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt eine Kapazitätserhaltungsrate von über 90 % bei, was eine hervorragende Schnelllade- und Tieftemperaturleistung zeigt. Diese Eigenschaften sind besonders für Nutzer von Elektrofahrzeugen in Hochgebirgsregionen oder kalten Gebieten praktisch.
Da das Funktionsprinzip von Natrium-Ionen-Batterien dem von Lithium-Ionen-Batterien ähnelt – beide arbeiten, indem Ionen zwischen positiver und negativer Elektrode hin- und herwandern – hat CATL kreativ eine AB-Batterielösung entwickelt. Diese Lösung integriert Natrium-Ionen- und Lithium-Ionen-Batterien gemischt in einem Batteriepaket. Sie nutzt die hohe Energiedichte der Lithium-Ionen-Batterien, um die Nachteile der Natrium-Ionen-Batterien auszugleichen, und verlässt sich gleichzeitig auf die hohe Leistungsabgabe und Stabilität der Natrium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen, um die Anpassungsfähigkeit des gesamten Batteriepakets an raue Umgebungen zu verbessern.
Laut CATL hat das Unternehmen bereits mit dem industriellen Aufbau der Natrium-Ionen-Batterie begonnen und plant, bis 2023 eine im Wesentlichen vollständige Industriekette aufzubauen. Gleichzeitig hat das Unternehmen das Ziel für die Energiedichte der nächsten Generation von Natrium-Ionen-Batterien auf über 200 Wh/kg festgelegt.
Derzeit besteht bei der Energiedichte von Natrium-Ionen-Batterien weiterhin eine Lücke zu den fortschrittlichsten Lithium-Ionen-Batterien (z. B. wird angenommen, dass Teslas 4680-Batterie über 300 Wh/kg erreicht), aber ihre Vorteile bei Schnellladung und Tieftemperatur sind deutlich. Bevor die reine Natrium-Ionen-Batterietechnologie ausgereift ist, könnte das AB-Batteriepaket ein effektiver Übergangsansatz sein, der Leistung und Kosten gleichermaßen berücksichtigt.