Chonnam-Team entwickelt nicht entflammbaren Polymer-Elektrolyten für Natrium-Metall-Batterien

Eine billigere und sicherere Natrium-Batterie wäre vor allem dort wichtig, wo Kosten und Brandrisiko am stärksten wiegen: bei Netzspeichern und Notstromversorgung. Sie könnte außerdem die Marktmacht chinesischer Zulieferer im Lithium-Pack-Geschäft lockern.

Die Arbeit ist eine Demonstration an Vollzellen und Pouch-Zellen, kein Produkt.

Ein nicht entflammbarer Elektrolyt für Natrium-Metall

Chan-Jin Park leitet das Team am Department of Materials Science and Engineering der Chonnam National University in Südkorea. Der Elektrolyt ist ein polymerisierbares tiefschmelzendes Lösungsmittelgemisch aus Natriumperchlorat, N-Isopropylacrylamid und Succinonitril. Die In-situ-Polymerisation verwandelt die Mischung in eine feste Matrix, die Auslaufen verhindert. Die Studie erschien in Energy Storage Materials, berichtete Bestmag am 2. November.

Natrium-Metall-Batterien sehen auf dem Papier seit Jahren attraktiv aus. Natrium ist reichlich vorhanden und günstig. Das Metall selbst war das Hindernis. Natrium-Metall ist hochreaktiv und bildet Dendriten. Unerwünschte Nebenreaktionen verkürzen die Lebensdauer der Zelle.

Herkömmliche organische Flüssigelektrolyte bringen zusätzliche Probleme mit: Sie können flüchtig, leicht entflammbar und giftig sein. Das Chonnam-Design greift beide Enden zugleich an. Es kombiniert ein nicht entflammbares Lösungsmittelsystem mit einer festen Matrix, die Auslaufen stoppen soll.

Was die Zelltests zeigen

Die Schlagzeilen-Zahlen stammen aus Vollzell-Tests. Die optimierte Mischung lieferte eine anfängliche Entladekapazität von 110,2 mAh g-1 bei 0,1 C. Die coulombische Effizienz lag bei nahezu 99 %, das elektrochemische Stabilitätsfenster war breit. Die Kapazitätserhaltung entscheidet, ob eine Chemie in einen Netzschrank oder ein Notstromgestell passt. Die Zelle behielt 90,4 % ihrer Kapazität nach 1.000 Zyklen bei 2 C, berichten die Forschenden. Sie bauten außerdem eine Pouch-Zelle und betrieben sie im gefalteten und aufgeschnittenen Zustand. Sie versorgte weiterhin eine LED. Das zeigt mechanische Belastbarkeit und Sicherheitsverhalten, nicht die Lebensdauer im Feld.

Kosten pro Kilowattstunde wurden nicht veröffentlicht.

„Unser Elektrolyt verbindet effizienten Na-Ionentransport mit verbesserter Sicherheit, Auslaufbeständigkeit und Grenzflächenstabilität und macht ihn zu einem vielversprechenden Kandidaten für praktische Natrium-Metall-Batterien“, sagte Park.

Warum Natrium auf der Agenda steht

Lithiumpreise und Lithium-Lieferketten bilden den Hintergrund. Der weltweite Batterieeinsatz in Elektroautos erreichte von Januar bis September 2026 insgesamt 994,5 GWh, 19,7 % mehr als im Vorjahr, nach Daten von SNE Research, über die CnEVPost berichtete. Die Konzentration ist der Punkt. CATL hielt 39,1 % dieses Marktes, BYD 15,2 %, zusammen 54,3 %. Sieben chinesische Unternehmen unter den Top 10 kamen auf 73,0 %, 3,5 Prozentpunkte mehr als ein Jahr zuvor. Natrium ist reichlich vorhanden und billig. Damit ist es ein Weg um diese Lieferbasis herum für Anwendungen, die keine höchste Energiedichte brauchen.

Eine günstigere Kathodenchemie zeigt bereits, was Preisdruck bewirkt. LFP nutzt Eisen und Phosphat statt Nickel, Mangan und Kobalt wie bei NMC, was es billiger macht.

Slate strich ein geplantes NMC-Pack zugunsten eines einzigen LFP-Packs von Gotion, gebaut in Manteno, Illinois. Der Startpreis lag bei 24.950 Dollar plus 1.450 Dollar Zielgebühr. Die Kosten zeigten sich an anderer Stelle. Die zuvor geplante Version mit 240 Meilen Reichweite wurde gestrichen, weil das 65kWh-Pack den Raum unter dem Fahrzeug ausfüllt.

Vom Laborergebnis zum Netzspeicher

Park nennt Speicher für erneuerbare Energien auf Netzebene, Notstromversorgung und kostengünstige wiederaufladbare Systeme als künftigen Markt.

„Unser Elektrolyt-Design für SMBs kann zu sichereren, kostengünstigeren und nachhaltigeren wiederaufladbaren Batterien führen“, sagte er.

Andere Forschende begründen die Sicherheitsfrage aus einer anderen Richtung. CBC berichtete am 3. November, dass Linda Nazar die Gerhard-Herzberg-Goldmedaille für Wissenschaft und Technik von Kanada gewonnen hat. Sie ist Professorin am Department of Chemistry der University of Waterloo, die Auszeichnung ist mit 1.000.000 Dollar über fünf Jahre dotiert. Nazar sagte, Lithium-Ionen-Zellen erreichten den Höhepunkt ihres Erfolgs, und ihr Team arbeite an einer nächsten Generation, zu der auch Festkörperbatterien gehören. Festkörperzellen seien sicherer, sagte sie, weil Flüssigelektrolyte entflammbar sind.

Keiner der beiden Wege hat bisher einen Preis. Kosten pro Kilowattstunde und Fertigungsausbeute werden entscheiden, welche Chemie zuerst eine Umspannstation erreicht.