USA erhalten erste Fabrik für Natrium-Ionen-Batterien

Melden Sie sich an für Tägliche Nachrichten-Updates von CleanTechnica per E-Mail. Oder Folgen Sie uns auf Google News!

---

Lithium-Ionen-Batterien sind seit Anfang der 2000er Jahre die Arbeitspferde der Energiewende, doch die Welt verändert sich und damit auch die Energiespeicherung. Forscher haben eine neue Formel für Natrium-Ionen-Batterien im Auge, die ein hohes Leistungsniveau bietet und gleichzeitig die Probleme in der Lieferkette vermeidet, die bei herkömmlichen Li-Ionen-Batterien auftreten können, und jetzt beginnt sich die ganze harte Arbeit auszuzahlen.

Hier kommt die neue Natrium-Ionen-Batterie von Natron

In den neuesten Nachrichten über Natrium-Ionen-Batterien hat das US-Startup Natron Energy am 29. April seinen Anspruch auf die erste kommerzielle Produktion einer Natrium-Ionen-Batterie in den USA geltend gemacht, als es in seiner Fabrik in Holland den Startknopf drückte. Michigan.

Ironischerweise handelt es sich bei der neuen Fabrik um eine umgebaute ehemalige Lithium-Ionen-Batteriefabrik. Natron geht davon aus, dass durch die Umgestaltung die neue Natrium-Ionen-Batterie im Wert von 600 Megawatt pro Jahr produziert werden wird.

Fans von Elektrofahrzeugen, legen Sie Ihre Pompons erst einmal weg. Zunächst wird die neue Fabrik den explosionsartig wachsenden Energiespeicherbedarf von Rechenzentren decken. Natron geht insbesondere davon aus, dass das ebenso explosive Wachstum der KI-Technologie die Nachfrage nach Energiespeicherung und 24/7-Stromversorgung in Rechenzentren in den USA steigern wird.

Die 600 Megawatt sind nur der Anfang. Natron geht außerdem davon aus, dass das Werk in Holland ein Modell für zukünftige Fabriken im Gigawatt-Maßstab sein wird, mit Blick auf weitere Märkte, darunter geländegängige Industriefahrzeuge und Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge sowie den Telekommunikationsbereich.

Geben Sie ein paar Dollar pro Monat ein, um Helfen Sie dabei, unabhängige Cleantech-Berichterstattung zu unterstützen Das hilft, die Cleantech-Revolution zu beschleunigen!

Viele helfende Hände für die neue Natrium-Ionen-Batterie

Wenn Sie sich auf eine Natrium-Ionen-Batterie für Ihr nächstes Elektrofahrzeug freuen, müssen Sie möglicherweise eine Weile warten. Mittlerweile eignet sich die Technologie von Natron hervorragend für die Energiespeicherung im großen Maßstab. CleanTechnica Im Juli 2020 erfuhr das Unternehmen erstmals von der Rechenzentrumsthematik, als das Unternehmen eine neue Finanzierungsrunde in Höhe von 35 Millionen US-Dollar ankündigte ABB Technology Ventures, NanoDimension CapitalUnd Volta-Energietechnologien.

„Die neuen Investoren schließen sich Chevron, Khosla Ventures und Prelude im Natron-Kader an, es sieht also so aus, als ob die Dinge auf dem Vormarsch sind“, stellten wir fest.

„Natron plant, seine Reichweite in einem breiten Spektrum von Bereichen zu erweitern, von Edge- und verteiltem Computing bis hin zu riesigen Rechenzentren und Telekommunikationsinfrastruktur“, stellten wir außerdem fest.

Auch das US-Energieministerium kann sich für die neue Fabrik für Natrium-Ionen-Batterien auf die Schulter klopfen. Im September 2020 erhielt das Unternehmen vom ARPA-E-Büro des Energieministeriums eine Auszeichnung in Höhe von 19,9 Millionen US-Dollar für die Finanzierung risikoreicher und lohnender Projekte mit dem Ziel, die neue Fabrik ins Leben zu rufen.

„Das Projekt zielt darauf ab, die Produktion der preußisch-blauen Elektroden-Natriumionenbatterien von Natron Energy (Natron) um das 30-fache auf 18.000 Einsätze pro Jahr zu steigern und das Risiko der daraus resultierenden Lieferkette und Produkte durch kontinuierliche Produktion und Verkäufe über einen Zeitraum von sechs Monaten vollständig zu verringern.“ ARPA-E erklärt. Das Büro stellte außerdem fest, dass der 8-Kilowatt-50-Volt-Batterieträger des Unternehmens in erster Linie für die Bewältigung von Spitzenlasten in Rechenzentren und die Bereitstellung von Notstromversorgung konzipiert ist, aber auch auf aufstrebende Märkte wie Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge und Speicher im Netzmaßstab abzielt.

„Das Tablett von Natron bietet Betreibern von Rechenzentren eine bis zu 2-mal höhere Leistungsdichte und eine 10-mal längere Lebensdauer als bestehende Produkte sowie eine überlegene Sicherheitsleistung“, fügt ARPA-E hinzu.

Natrium-Ionen-Batterien besser machen

Der Schriftsteller und Geologie-Enthusiast Jules Verne aus dem 19. Jahrhundert hat berühmt erfunden eine Natriumbatterie in seinem Roman von 1870 das U-Boot von Kapitän Nemo anzutreiben 20.000 Meilen unter dem Meer. Es hat eine Weile gedauert, aber Natrium hat endlich Zeit.

Der Nachhaltigkeitsfaktor hinter dem silberweißen metallischen Element Natrium (chemisches Symbol Na aus dem Lateinischen). Natrium) hat das Interesse an Natrium-Ionen-Batterien vorangetrieben. Da es jedoch kein kostenloses Mittagessen gibt, war die Batterie der Zukunft bis in die letzten Jahre schwer fassbar.

Natrium kommt weitaus häufiger vor als Lithium, ist aber auch viel schwerer. Bei der Energiespeicherung für Elektrofahrzeuge übertrifft Lithium in puncto Reichweite Natrium.

Andererseits ist die „chemische Verwandtschaft“ zwischen Natrium und Lithium hilfreich für die Batterieforschung. „Natrium liegt knapp unter Lithium im Periodensystem der Elemente, was bedeutet, dass ihr chemisches Verhalten sehr ähnlich ist“, Physikmagazin erst letzte Woche hilfreich erklärt.

„Diese chemische Verwandtschaft ermöglicht es Natrium-Ionen-Batterien, in Bezug auf Design und Herstellungstechniken den Lithium-Ionen-Batterien in nichts nachzujagen“, fügten sie hinzu.

Noch entgegenkommender war der langjährige Energiespeicherforscher Jean-Marie Tarascon vom College of France. „Die Natrium-Ionen-Technologie ist eigentlich ein Klon der Lithium-Ionen-Technologie“, sagte er Physikmagazin.

Abgesehen vom Gewicht war die Langlebigkeit eine weitere Herausforderung. Das Pacific Northwest National Laboratory des Energieministeriums erklärte das Problem bereits im Jahr 2022 und beschrieb ein schwaches Glied als den Schutzfilm auf der Anode einer Natrium-Ionen-Batterie, der mit der Zeit abbaut. „Dieser Film ist von entscheidender Bedeutung, da er Natriumionen durchlässt und gleichzeitig die Batterielebensdauer verlängert“, erklärte das Labor.

Lithium-Ionen-Batterien verschlechtern sich ebenfalls, aber eine typische Natrium-Ionen-Batterie verschlechtert sich viel schneller. Die Entwicklung einer Elektrolytformel, die den Film stabilisiert, war ein vielversprechendes Ziel. Natron startete 2012 mit der Mission, dieses Ziel zu erreichen, und offenbar ist ihnen das nach etwas mehr als einem Jahrzehnt gelungen.

Der Blickwinkel auf Elektrofahrzeuge

Die relativ niedrigen Kosten von Natrium-Ionen-Batterien eröffnen auch die Möglichkeit für einen schnellen Einsatz in kommunalen Elektrofahrzeugen, Zweitwagen und anderen Anwendungen mit kurzer Reichweite, die nicht unbedingt eine teure, schnell aufladbare Batterie mit großer Reichweite erfordern.

Darüber hinaus arbeiten andere Batterieinnovatoren daran, die Lithium-Ionen-Technologie in straßentauglichen Elektrofahrzeugen durch Natrium-Ionen-Technologie zu ersetzen. Das schwedische Startup Northvolt gehört zu den ersten Unternehmen, und im Bereich Elektrofahrzeuge sind weitere Aktivitäten zu verzeichnen.

Hier in den USA hat das Energieministerium Innovatoren von natriumbasierten Energiespeichern unterstützt. Im vergangenen Oktober vergab ARPA-E beispielsweise 3.198.085 US-Dollar an das Unternehmen 24M Technologies aus Massachusetts eine neue Natrium-Ionen-Batterie speziell für Elektrofahrzeuge zu entwickeln.

„Das Zelldesign von 24M wird (1) seine ultradicke SemiSolid-Kathode aus fortschrittlichem kobalt- und nickelfreiem Natrium-Kathoden-Aktivmaterial umfassen, (2) einen fortschrittlichen, schnell aufladbaren Elektrolyten mit breitem Temperaturbereich, der mithilfe von maschinellem Lernen entwickelt und automatisiert wurde.“ Hochdurchsatz-Screening-Technologie und (3) ein Natrium-Superionenleiter“, erklärte ARPA-E.

Auf der Forschungsseite hat das Argonne National Laboratory des Energieministeriums auf seinen Erfahrungen mit Lithium-Ionen-Batterien aufgebaut, um neue Lösungen für eine straßentaugliche Natrium-Ionen-Batterie zu entwickeln.

Ein Forschungsteam in Argonne entwickelte das Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) Kathodenmaterial für Elektrofahrzeugbatterien, das General Motors in seinen Fahrzeugen Chevy Volt und Bolt einsetzte. Das kommerzielle Interesse an der NMC-Batterietechnologie besteht immer noch, aber Argonne ist dazu übergegangen, Neuland zu erkunden.

Der Schlüssel zur NMC-Architektur bestand darin, die Atome in Schichten anzuordnen, um einen effizienteren Fluss des Lithiums zu ermöglichen. Argonne hat die Strategie für seine neue Natriumbatterieforschung wiederholt. Das Ergebnis ist eine geschichtete Natrium-Nickel-Mangan-Eisenoxid-Formel, die die effiziente Einfügung und Extraktion von Natrium ermöglicht. „Das Fehlen von Kobalt in der Kathodenformel mildert die mit diesem Element verbundenen Kosten-, Knappheits- und Toxizitätsbedenken“, stellt das Labor fest.

Behalten Sie neben anderen Autoherstellern auch Stellantis im Auge. Anfang des Jahres gab das Unternehmen bekannt, dass es in die Franzosen investiert habe Tiamat, ein innovativer Anbieter von Natrium-Ionen-Energiespeichern.

Folgen Sie mir @tinamcasey auf Bluesky, Threads, Instagramt und LinkedIn.

Foto (Ausschnitt): Neue Natrium-Ionen-Batterie von Natron sorgt dafür Energiespeicherung ohne Konfliktmineralien. (Mit freundlicher Genehmigung von Natron über businesswire.com)