Die Batterietechnologie entwickelt sich rasant weiter, während Forscher die nächste Ära nachhaltiger Energiespeicherung erschließen. Die ideale Batterie sollte eine lange Lebensdauer, eine bemerkenswerte Energiekapazität und einen optimierten Produktionsprozess aufweisen. Vor diesem Hintergrund entwickeln sie Natrium-Ionen-Batterien, die die erneuerbaren Energien revolutionieren könnten. Salz und Biomasse aus der Forstwirtschaft dienen als Rohstoffe für diese Batterien.
Die Forscher der Chalmers-Universität untersuchten Natrium-Ionen-Batterien, die Natrium anstelle von Lithium verwenden . In ihrer jüngsten Studie führten sie eine umfassende Lebenszyklusanalyse dieser Batterien durch. Der Fokus lag dabei auf der Analyse der gesamten Umwelt- und Ressourcenauswirkungen der Batterien, von der Rohstoffgewinnung bis hin zu den letzten Produktionsschritten. Sie stellten fest, dass Natrium-Ionen-Batterien die gleiche Klimawirkung wie Lithium-Ionen-Batterien haben, jedoch ohne das Risiko von Rohstoffknappheit.
Rickard Arvidsson , außerordentlicher Professor für Umweltsystemanalyse an der Chalmers-Universität, erklärt: „Wir sind zu dem Schluss gekommen, dass Natrium-Ionen-Batterien im Hinblick auf die Auswirkungen auf die Ressourcenknappheit deutlich besser abschneiden als Lithium-Ionen-Batterien und hinsichtlich ihrer Klimawirkung gleichwertig sind. Je nach Szenario liegen die CO₂-Äquivalente zwischen 60 und etwas über 100 Kilogramm pro Kilowattstunde theoretischer Speicherkapazität. Das ist weniger als bisher für diese Art von Natrium-Ionen-Batterie berichtet. Es handelt sich eindeutig um eine vielversprechende Technologie.“
Darüber hinaus entdeckten die Forscher mehrere mögliche Strategien zur weiteren Minimierung der Klimaauswirkungen , darunter die Entwicklung eines umweltfreundlicheren Elektrolyten, der einen signifikanten Beitrag zur Gesamtwirkung der Batterie leistet.
Über die Studie
Diese Studie analysiert die Umwelt- und Ressourcenauswirkungen zweier Arten von Natriumionen-Batteriezellen . Sie betrachtet den gesamten Lebenszyklus der Batterien, von der Rohstoffgewinnung bis zur Zellherstellung. Die Studie konzentriert sich auf eine funktionelle Einheit mit einer theoretischen Speicherkapazität von 1 kWh auf Zellebene. Beide Batterietypen basieren primär auf leicht verfügbaren Rohstoffen.
Die Anode besteht aus langlebigem Kohlenstoff, der entweder aus biobasiertem Lignin oder aus fossilen Rohstoffen gewonnen wird. Die Kathode besteht aus einer speziellen Mischung namens Preußischweiß, die Natrium, Eisen, Kohlenstoff und Stickstoff enthält. Der Elektrolyt besteht aus einem Natriumsalz , das speziell für die zukünftige, großflächige Produktion entwickelt wurde. Es wurden zwei unterschiedliche Strommixe sowie zwei verschiedene Methoden zur Ressourcen- und Emissionsverteilung untersucht.
- Eines, bei dem die Umwelt- und Ressourcenauswirkungen auf die Koprodukte auf der Grundlage der Masse aufgeteilt werden
- Bei einer anderen Methode werden alle Auswirkungen dem Hauptprodukt, einschließlich der Natrium-Ionen-Batterie, sowie deren Komponenten und Materialien zugeordnet.
Siehe auch : Vom Ufer ins Geschäft: Natrium-Meerwasser-Batterien für die stationäre Kurz- und Langzeit-Energiespeicherung
Bedarf an Natrium-Ionen-Batterien
Professor Rickard Arvidsson sagte: „Die Materialien, die wir in den Batterien der Zukunft verwenden, werden wichtig sein, um auf erneuerbare Energien und eine fossilfreie Fahrzeugflotte umsteigen zu können.“
Gemäß dem Gesetz über kritische Rohstoffe der Europäischen Kommission wird ein enormer Anstieg der Nachfrage nach kritischen Rohstoffen für Batterien erwartet. Dies ist auf den raschen Übergang der europäischen Länder zu Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energiesystemen zurückzuführen.
Natrium-Ionen-Batterien, die die erneuerbaren Energien revolutionieren und den Anforderungen der grünen Transformation gerecht werden können, erfordern eine verstärkte lokale Batterieproduktion. Dies erhöht auch die Nachfrage nach anderen innovativen fossilfreien Technologien und eine konstante Rohstoffversorgung. Aufgrund der begrenzten Rohstoffquellen birgt diese Produktion jedoch ein erhebliches Risiko von Versorgungsunterbrechungen.
„Lithium-Ionen-Batterien etablieren sich weltweit als dominierende Technologie und sind klimafreundlicher als fossile Brennstoffe, insbesondere im Transportsektor. Lithium stellt jedoch einen Engpass dar. Die Produktion von Lithium-Batterien lässt sich nicht im gleichen Tempo wie die von Elektroautos realisieren, und die Vorkommen drohen langfristig erschöpft zu werden. Zudem konzentriert sich die Gewinnung essenzieller Batteriekomponenten wie Lithium und Kobalt überwiegend auf wenige Standorte weltweit. Diese Konzentration stellt eine erhebliche Bedrohung für die Gesamtversorgung dar“, ergänzte Prof. Rickard.
Quelle : Ressourceneffizient und klimafreundlich dank Natrium-Ionen-Batterien
