Die Automobilindustrie erlebt eine wichtige Neuerung: Natrium-Ionen-Batterien kommen erstmals in Serie für das Niedervolt-Bordnetz von Elektroautos zum Einsatz. Der chinesische Hersteller Xupai liefert diese Batterien an die BAIC-Marke Arcfox. Diese Entwicklung könnte die traditionellen Blei-Säure-Akkus langfristig ersetzen und die Zuverlässigkeit von E-Fahrzeugen verbessern.
Wichtige Erkenntnisse
- Xupai liefert Natrium-Ionen-Batterien für das 12-Volt-Bordnetz von Arcfox-Elektroautos.
- Natrium-Ionen-Akkus bieten eine deutlich höhere Lebensdauer und sind leichter als Blei-Säure-Batterien.
- Die neue Technologie gilt als sicherer und benötigt keine kritischen Rohstoffe wie Lithium.
- BAIC plant, Natrium-Ionen-Batterien auch als Traktionsbatterien einzusetzen.
- In Europa laufen bereits Projekte zur Standardisierung und Einführung der Technologie.
Ein Paradigmenwechsel im Niedervolt-Bordnetz
Die Blei-Säure-Batterie ist seit den Anfängen der Automobilindustrie der Standard für die Stromversorgung im Niedervoltbereich. Selbst moderne Elektroautos nutzen sie weiterhin. Doch ihre Nachteile, wie das hohe Gewicht und die Anfälligkeit für Pannen, sind bekannt.
Mit der Einführung von Natrium-Ionen-Batterien für das 12-Volt-Bordnetz durch Xupai bei Arcfox-Modellen beginnt eine neue Ära. Diese Batterien versorgen wichtige Systeme wie Steuergeräte, Infotainment und Fahrerassistenzsysteme.
Wichtige Fakten
- Zykluslebensdauer: Über 3000 Zyklen bei 100% Entladetiefe für Auxiliary-Batterien.
- Gewicht: Rund 55% leichter als vergleichbare Blei-Säure-Batterien.
- Energiedichte: 80 bis 110 Wattstunden pro Kilogramm, doppelt bis dreifach so hoch wie bei Blei-Säure-Batterien.
- Temperaturbereich: Betrieb von -40 °C bis +60 °C möglich.
Überlegene Leistung und Haltbarkeit
Die technischen Daten der Xupai-Batterien sind beeindruckend. Die 12-Volt-Auxiliary-Variante erreicht eine Zykluslebensdauer von über 3000 Zyklen bei vollständiger Entladung. Zum Vergleich: Herkömmliche Blei-Säure-Batterien schaffen oft nur 200 bis 400 Zyklen.
Auch beim Gewicht zeigen sich klare Vorteile. Die Natrium-Ionen-Batterien sind etwa 55 Prozent leichter als ihre Blei-Säure-Pendants. Dies trägt zur Reduzierung des Gesamtgewichts von Elektrofahrzeugen bei.
Hintergrund: Die 12-Volt-Batterie im E-Auto
Obwohl Elektroautos eine große Hochvolt-Batterie für den Antrieb besitzen, benötigen sie weiterhin eine 12-Volt-Niedervolt-Batterie. Diese versorgt alle herkömmlichen elektrischen Verbraucher wie Beleuchtung, Radio, Fensterheber und Steuergeräte. Sie ist auch entscheidend für das Starten des Systems, ähnlich wie bei einem Verbrennungsmotor.
Sicherheit und Rohstoffe: Vorteile von Natrium
Die Natrium-Ionen-Chemie bietet auch erhebliche Sicherheitsvorteile. Die Neigung zum thermischen Durchgehen, ein bekanntes Problem bei einigen Lithium-Ionen-Zellen, ist bei Natrium-Ionen-Zellen deutlich geringer. Einige Hersteller sprechen sogar von „zero thermal runaway“.
Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien entfallen Risiken wie die Handhabung von Schwefelsäure, Korrosion und die Bildung von Knallgas bei Überladung. Zudem sind Natrium-Ionen-Zellen überladefest nach chinesischen Normen geprüft.
„Die Natrium-Ionen-Technologie bietet eine vielversprechende Alternative zu Lithium-Eisenphosphat (LFP) für Niedervolt-Anwendungen, insbesondere in Bezug auf Leistungsdichte, Lebensdauer und Kälteverhalten.“
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Verfügbarkeit der Rohstoffe. Natrium ist im Gegensatz zu Lithium sehr häufig und kostengünstig verfügbar. Dies reduziert die Abhängigkeit von kritischen Materialien und macht die Produktion nachhaltiger.
Plug-and-Play-Lösung und weitere Anwendungen
Xupai positioniert seine Batterien als direkten Ersatz für bestehende Systeme. Sie sind in gängigen Standardgrößen erhältlich, was den Austausch ohne Änderungen an der Fahrzeugelektrik ermöglicht. Ein integriertes Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht Spannung und Temperatur und schützt vor Kurzschlüssen.
Die Technologie ist nicht nur für Elektroautos relevant. Xupai bietet Natrium-Ionen-Batterien auch als Starterbatterien für Verbrenner, für Start-Stopp-Systeme und Mild-Hybride an. Dies zeigt die Vielseitigkeit der neuen Technologie.
BAIC und die Zukunft der Natrium-Ionen-Batterie
Der chinesische Automobilhersteller BAIC sieht die Einführung im Bordnetz nur als ersten Schritt. Die konzerneigene Forschungsabteilung hat bereits eine prismatische Natrium-Ionen-Zelle mit einer Energiedichte von über 170 Wattstunden pro Kilogramm entwickelt.
Diese Zelle soll in nur etwa 11 Minuten zu großen Teilen geladen werden können und ist für den Einsatz als Traktionsbatterie im Arcfox-Modell T1 vorgesehen. BAIC plant zudem ein Netzwerk von bis zu 30.000 Batteriewechselstationen, die ebenfalls mit Natrium-Ionen-Akkus arbeiten sollen.
Im Bereich der Traktionsbatterien gibt es bereits weitere Fortschritte: CATL liefert mit seiner Naxtra-Technologie eine 45-kWh-Batterie für den Changan Nevo A06. Dieses Modell gilt als das erste Großserien-Elektroauto mit Natrium-Ionen-Antriebsbatterie.
Die CATL-Zellen erreichen bis zu 175 Wattstunden pro Kilogramm. Sie sollen selbst bei -40 °C noch über 90 Prozent ihrer Kapazität behalten und in rund 15 Minuten zu 80 Prozent geladen werden können. Dies unterstreicht das Potenzial der Natrium-Ionen-Technologie.
Natrium-Ionen-Batterien in Europa: Standardisierung und Marktpotenzial
Auch in Europa wächst das Interesse an Natrium-Ionen-Batterien. Der chinesische Batteriehersteller Camel Group arbeitet bereits mit einem großen europäischen Automobilhersteller an einem Vorentwicklungsprojekt für 12-Volt-Natrium-Ionen-Batterien.
Die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) treibt zudem einen internationalen Standard für 12-Volt-Natrium-Ionen-Start-Stopp-Batterien voran. Selbst der weltweit größte Anbieter von 12-Volt-Batterien, Clarios, entwickelt Natrium-Ionen-Lösungen für Erstausrüstung und den Aftermarket.
Auswirkungen auf den europäischen Markt und Werkstätten
Ein breiter Übergang von Blei- zu Natrium-Ionen-Batterien hätte erhebliche Auswirkungen auf den europäischen Markt, insbesondere für Werkstätten. Neue Diagnosegeräte müssten die BMS-gestützte CAN-Kommunikation unterstützen.
Ladegeräte bräuchten chemiespezifische Ladeprofile. Die deutlich längere Lebensdauer der Natrium-Ionen-Batterien würde die Austauschhäufigkeit senken und das klassische Ersatzteilgeschäft mit Bleiakkus reduzieren. Schulungen zu den Eigenschaften der neuen Batterien und zu neuen Normen wären unerlässlich.
Experten von IAV halten Natrium-Ionen-Batterien für eine vielversprechende Alternative zu LFP-Akkus im Niedervoltbereich, besonders wegen ihrer Leistungsdichte, Langlebigkeit und besseren Kälteeigenschaften. Sie sind zudem nachhaltiger.
Ob die Technologie tatsächlich bis zu 90 Prozent der Niedervolt-Anwendungen erobern kann, hängt von Kosten, Standardisierung und regulatorischen Rahmenbedingungen ab. Für europäische Neufahrzeuge erscheint ein Marktanteil von über 50 Prozent im Zeitraum von 2030 bis 2035 realistisch, vorausgesetzt, die Kosten entwickeln sich wie erwartet und die Zertifizierungen sind abgeschlossen.
Im Markt für Bestandsfahrzeuge werden Bleiakkus voraussichtlich noch lange dominieren, da sie weiterhin die günstigere Option darstellen.
