Eines der größten Problem der Umweltbilanz für Elektroautos ist bisher die Herstellung der verwendeten Lithium-Batterie. In einem Kooperationsprojekt und unter der Schirmherrschaft des Bundesministerium für Forschung versuchen deshalb das Helmholtz-Zentrum Berlin, die TU Berlin, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung sowie mehreren auf Kohlenstoffmaterialien für Batterien spezialisierte Unternehmen nach einer Option zu der umstrittenen Batterie.
Das Problem mit den Lithium Batterien
Die Logistikbranche versucht mit allen Mitteln nachhaltigere und umweltschonendere Geschäftspraktiken zu entwickeln und einzuführen. Fleet Speak hat in den letzten Wochen bereits mehrfach über die verschiedensten Pilotprojekte von Unternehmen berichtet, die mit nachhaltigen Innovativen zukunftsfähige Geschäftszweige entwickeln wollen.
Im Zentrum steht dabei vor allem die Suche nach einem alternativen Antrieb, der die Diesel Lkw ersetzten kann. Denn der mit Abstand schwerwiegendste Faktor bei der CO2-Bilanz von Logistikunternehmen sind die Emissionen im Straßenverkehr. Dabei haben sich zwei Optionen für die Zukunft als vielversprechend herausgestellt: Wasserstoff-betriebene Lkw und elektrisch-betriebene Lkw.
Beide Optionen haben dabei ihre Vor- und Nachteile. Eines der größten Hindernisse bei den E-Lkw ist bisher die verwendete Lithium-Batterie. Denn der globale Vorrat an Alkali-Metallen, die man zu Herstellung dieser Akkus benötigt, ist stark beschränkt. Der Abbau aus Salzwasser ist darüber hinaus nicht nur sehr kostspielig, sondern auch extrem umweltschädlich.
Dazu kommt, dass die Lithium-Batterien nur mit den Elektroden Cobalt und Nickel hergestellt werden können. Diese Metalle sind ebenfalls giftig und Abbau, Lagerung und Transport der Elektroden daher umweltschädlich. Schwerwiegender ist allerdings, dass der Abbau der Metalle in Afrika und Asien regelmäßig auf Grund schwerster Menschenrechtsverletzungen in der Kritik steht. Die Herstellung von Lithium-Batterien ist für Unternehmen daher unter ESG Gesichtspunkten extrem kritisch.
Neues Kooperationsprojekt
Die Lithium-Batterie an sich mag zwar umweltschädlich sein. Dennoch können Unternehmen nicht auf E-Fahrzeug verzichten, wenn der emissionsfreie Verkehr der Zukunft realisiert werden soll. Genau deshalb forscht jetzt ein neue Kooperationsgemeinschaft, die sich aus der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), dem Helmholtz-Zentrum Berlin, der TU Berlin und mehreren auf Kohlenstoffmaterialien für Batterien spezialisierten Unternehmen zusammensetzt an einer Alternative zu Lithium-Batterie.
Diese Alternative heißt Natrium-Ionen-Batterie und soll die bisherigen Probleme der Batterieherstellung beheben während die Vorteile eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bleiben. Die Initiative forscht im Rahmen des Förderprogramms „Batterie 2020 Transfer“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.
Die umweltschonende Alternative: Natrium-Ionen-Batterien
Wie bereits erwähnt, will die neue Kooperationsgemeinschaft erforschen, in wie weit Natrium-Ionen-Batterien die Lithium-Batterien ersetzen können. Einer der Vorteile der Natrium-Ionen-Akkus ist der, dass für die Herstellung weder Cobalt noch Nickel benötigt wird, die kritischen Förderprozesse dieser Metalle können so vermieden werden.
Darüber hinaus handelt es sich bei den Natrium-Ionen-Batterien um eine Drop-In-Technologie. Das bedeutet, dass die neuen Batterien einfach in die bereits existierende Batterieproduktion bzw. bestehende Fahrzeugstrukturen integriert werden kann. Am allerwichtigsten ist jedoch, dass Natrium als natürlicher Bestandteil von Kochsalz leicht verfügbar und die Batterien so kosteneffizient und umweltfreundlich hergestellt werden können.
Herausforderungen bei der Batteriekapazität
Natrium-Ionen-Batterien könnten also die perfekte Lösung für den Aufbau einer umweltfreundlichen Lieferkette sein. Auch diese Technologie hat aktuell jedoch noch mit einigen Problemen zu kämpfen. Das schwerwiegendste Hindernis ist sicherlich der Pluspol der Batterien, in der Fachsprache Anode genannt. Die Anode speichert im geladenen Zustand möglichst viele positive Natrium-Ionen, ist also quasi der Tank der Batterie.
Daher ist die Anode entscheidend für die Effizienz und vor allem Speicherkapazität einer Batterie. Bei den etwas kleineren Lithium-Ionen werden dafür Anoden aus Graphit verwendet. Weil das bei den Natrium-Ionen Batterien aber nicht möglich ist, setzten die Hersteller hier auf Anoden aus Hard Carbons.
Dabei gibt es jedoch ein Problem: Der ungeordnete Kohlenstoff verfügt über eine Vielzahl von Poren und Gängen, in denen sich eben nicht nur die positive Natrium-Ionen, sondern auch Elektrolyt, dass eigentlich als leitende Flüssigkeit in der Batterie funktioniert, einlagern. Dadurch dass sich auch Elektrolyt an den Anoden einlagert, kommt es zu einem Verlust an Effizienz und Speicherkapazität der Batterie.
Tim-Patrick Fellinger, der das Verbundprojekt leitet und an der BAM Experte für Energiematerialien ist, äußerte sich dazu folgendermaßen: „Es ist sehr komplex, die ideale Struktur für diese neuartigen Materialien zu finden. Wir wollen dafür maßgeschneiderte Verbundwerkstoffe entwickeln, die möglichst vielen Natrium-Ionen Platz bieten, Elektrolyte aber fernhalten.“
Und weiter: „Die Herausforderung ist es, ein Material zu finden, das zugleich sicher und effizient ist. Wir sind davon überzeugt, dass der Erfolg des Projekts einen großen Innovationsschub für die Natrium-Ionen-Technologie insgesamt bedeuten würde.“
Fleet Speak will deine Meinung wissen: Was hältst du von dem neuen Kooperationsprojekt? Könnten die E-Fahrzeuge so tatsächlich zu 100% umweltfreundlich werden? Oder ist der Einsatz der Technologie auch mit Natrium-Ionen-Batterien problematisch? Wir freuen uns über deine Antwort in den Kommentaren!
