Natrium-Ionen-Akku überdauert Auto: CATL löst Kälteprobleme bei E-Fahrzeugen durch Tauschsystem

Vor dem Start der Serienproduktion im Laufe des Jahres haben die Natrium-Ionen-Zellen von CATL einen Härtetest von 15.000 Ladezyklen bestanden. Das entspricht einer Betriebsdauer von rund 20 Jahren. Zum Vergleich: Bei Anwendungen mit sehr häufigen Lade- und Entladezyklen übertreffen sie damit sogar die Langlebigkeit der weit verbreiteten Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LiFePO4).

Laut einem Branchenbriefing vor dem chinesischen Ministerium für Industrie und Informationstechnologie hat CATL über mehr als ein Jahrzehnt hinweg fast 1,5 Milliarden US-Dollar in die Forschung und Entwicklung investiert, um den Code für die Herstellung von Hard-Carbon-Elektroden zu knacken.

Bei der Fertigung hat das Unternehmen die Probleme mit der Feuchtigkeitskontrolle sowie der Gasbildung in den Zellen erfolgreich in den Griff bekommen. Das Ergebnis ist ein Akku, der das eigentliche Fahrzeug überdauern kann – und das bei einer Energiedichte, die für eine Reichweite von 300 Meilen nach EPA-Standard (600 km nach CLTC) sorgt.

Ein weiterer Vorteil ist die Leistung bei eisigen Temperaturen – historisch gesehen schon immer der größte Trumpf von Natrium-Ionen-Zellen gegenüber Lithium. CATL hat diese chemischen Vorzüge nun gezielt weiter ausgebaut. In nördlichen Regionen wie Xinjiang, wo die Temperaturen regelmäßig unter -25 °C fallen, können sich die Ladezeiten herkömmlicher LFP-Batterien verdoppeln und die nutzbare Kapazität kann um bis zu 40 % schrumpfen.

Die elektrochemischen Eigenschaften von Natrium machen es weitaus weniger anfällig für diese Art von Winterdegradation, was Natrium-Ionen-Batterien zu einem einzigartigen Anwärter für den Einsatz in Personenkraftwagen, Logistikflotten, Bergbaubetrieben und Netzspeichern in frostigen nördlichen Klimazonen macht.

Um die Einführung der Na-Ionen-Akkus vor dem Serienanlauf so reibungslos wie möglich zu gestalten, stellte CATL zudem eine neue Plattform-Architektur namens „One Shell, Two Cells“ im Detail vor. Das Design nutzt ein standardisiertes physisches Gehäuse, das entweder Lithium-Ionen- oder Natrium-Ionen-Zellen innerhalb exakt derselben Abmessungen aufnehmen kann. Das bedeutet, dass Betreiber die Chemie je nach Klima problemlos austauschen können, ohne das Thermomanagement oder das Fahrzeugchassis anpassen zu müssen.

CATL hat die 20-jährige Batterielebensdauer mit Hilfe seiner Zulieferer wie Ronbay Technology erreicht, welche die Kathodenmischungen herstellen. Ronbay hat bestätigt, dass seine Natrium-Materialien den Wert von 15.000 Zyklen unabhängig verifiziert haben, und der Zulieferer skaliert nun seine Kapazität von jährlich 6.000 Tonnen auf geplante 28.000 Tonnen bis Ende 2026.

Branchenanalysten erwarten, dass die Kosten für Natrium-Ionen-Zellen im Jahr 2026 die Parität mit der aktuellen Massen-Batteriechemie erreichen und 2027 günstiger sein werden als die allgegenwärtigen LFP-Batterien.