Forschung und Entwicklung

Neues Energiespeichermaterial auf Natrium-Ionen-Basis für Batteriespeicher

Ein Start-Up des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) produziert das Kathodenmaterial Preußisch Weiß für Batterien der nächsten Generation und will es im industriellen Maßstab herstellen.

Litona-Gründer Sebastian Büchele zeigt eine Flasche des Energiespeichermaterials Preußisch Weiß für Natrium-Ionen-Batterien. Bild: Markus Breig, KIT
Litona-Gründer Sebastian Büchele zeigt eine Flasche des Energiespeichermaterials Preußisch Weiß für Natrium-Ionen-Batterien. Bild: Markus Breig, KIT

Leistungsstark, sicher und umweltfreundlich – Natrium-Ionen-Batterien haben viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Batterien. Da sie keine kritischen Rohstoffe wie Lithium oder Kobalt enthalten, könnten sie zudem Anwendungen wie stationäre Energiespeicher und die Elektromobilität viel günstiger machen. Bislang fehlt es aber an den notwendigen Energiespeichermaterialien für die Produktion. Das am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gegründete Start-up Litona will sie im industriellen Maßstab herstellen.

Preußisch Weiß, ein „chemischer Verwandter“ des bekannten Farbstoffs Preußisch Blau, basiert im Wesentlichen auf Natrium, Eisen und Mangan. „Als Energiespeichermaterial kann es an der Kathode, also dem Pluspol einer Natrium-Ionen-Batterie eingesetzt werden“, sagt Sebastian Büchele vom Institut für Angewandte Materialien des KIT und Gründer von Litona. „Solche Batterien sind günstig und alle enthaltenen Rohstoffe sind breit verfügbar. Ich bin davon überzeugt, dass wir sie bald massenhaft in Elektrofahrzeugen und Netzspeichern verwenden können.“ Die Frage sei allerdings, wer sie produziert. Hier stehe die europäische Industrie vor einem großen Problem. „Derzeit ist es selbst für Forschungseinrichtungen schwierig, sich Preußisch Weiß in ausreichenden Mengen zu beschaffen. Kaum ein Unternehmen in Europa stellt es her“, berichtet der Wissenschaftler. „Erforschung und Transfer der zukunftsweisenden Natrium-Ionen-Technologie werden dadurch extrem gebremst.”

Preußisch Weiß für die Massenfertigung

Da auch Büchele an der Natrium-Ionen-Technologie forschen wollte, beschloss er, Preußisch Weiß selbst zu synthetisieren. Bei diesen Arbeiten entstand am KIT nicht nur ein hochwertiges Kathodenmaterial, sondern auch ein innovatives Verfahren für dessen Herstellung. Mit dem Ziel, einen größeren Markt zu bedienen, gründete er gemeinsam mit dem Chemiker Tom Bötticher das Start-up Litona. „Bei Wettbewerbern gab es Probleme bei der Skalierung der Produktion von Preußisch-Weiß-Analoga“, sagt Büchele. „Wir glauben, dass wir diese gelöst haben. Außerdem haben wir Methoden entwickelt, um unser Material weiter aufzuwerten.“

Chance für die europäische Industrie

Um die Skalierungsschritte zu validieren und das Material für den Einsatz in Batterien der nächsten Generation zu optimieren, nutzte Litona die Infrastruktur des KIT. Inzwischen arbeiten die beiden Gründer aber bereits am Aufbau einer eigenen hochmodernen Produktion. „Wir haben uns dabei bewusst für den Standort Deutschland entschieden“, betont Mitgründer Bötticher. „Wir glauben an das Potenzial einer europäischen Batterieproduktion. Bei den Lithium-Ionen-Batterien hatte Asien in den vergangenen Jahren die Nase vorn. Die Natrium-Ionen-Technologie ist jetzt eine Riesenchance für einen Neuanfang in Europa. Wir wollen dabei nicht nur zuschauen.“

Das Start-up Litona stellt sich auf der diesjährigen Hannover Messe vom 22. bis 26. April am Stand des KIT bei den „Energy Solutions“ (Halle 13, Stand C76) vor.

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