RWTH Aachen zerlegt Chinas Natrium-Zelle: So nah ist sie an Tesla
Noch dominieren Lithium-Ionen-Batterien die E-Auto-Produktion. Doch eine neue Natrium-Batterie aus China, die von der RWTH Aachen untersucht wurde, könnte die etablierte Technik bald ablösen.
(Bild: IM Imagery / Shutterstock.com)
Aachener Forscher haben die Hina-Batterie analysiert. Sie nutzt denselben Design-Trick wie Tesla, zeigt beim Laden im Winter aber noch Schwächen.
Kann eine Batterie ohne Lithium mit Teslas Zelltechnik mithalten? Forscher der RWTH Aachen liefern darauf jetzt eine überraschend deutliche Antwort.
Das Team um Batterieforscher Moritz Schütte untersuchte 120 zylindrische Natrium-Ionen-Zellen des chinesischen Herstellers Hina Battery im Format 33140 – und stieß auf eine Fertigungsqualität, die sich hinter etablierter Lithium-Ionen-Produktion nicht verstecken muss.
Die Studie erschien Ende Mai in der Fachzeitschrift Cell Reports Physical Science.
Der ohmsche Innenwiderstand streute über alle 120 Zellen nur um 5,3 Prozent – ein Wert, den man sonst von ausgereiften Lithium-Ionen-Linien kennt. "Wir waren positiv überrascht, wie gleichmäßig die Zellen sind", sagte Schütte laut Pressemitteilung auf EurekAlert.
Die Zellen liefern 10 Ah bei 3,0 V Nennspannung und erreichen eine Energiedichte von 110 Wh/kg.
Teslas Design-Trick steckt bereits in der Hina-Zelle
Besonders bemerkenswert: Die Aachener Forscher fanden im Inneren ein sogenanntes Tabless-Design mit doppeltem Aluminium-Stromkollektor.
Bei diesem streifenfreien Aufbau entfallen die klassischen Ableiterlaschen. Stattdessen kontaktiert der Kollektor die Elektrode über ihre gesamte Länge, was den elektrischen Widerstand senkt und Wärme gleichmäßiger abführt.
Genau diese Architektur setzt Tesla in seinen großformatigen Rundzellen ein – etwa dem 4680-Format. Dass ein chinesischer Natrium-Zellhersteller dieses Prinzip bereits in die Serienproduktion übernommen hat, überraschte das Forscherteam.
Starke Entladung bei Frost, schwaches Laden unter null Grad
Die Leistungstests zeichneten ein beeindruckendes Bild: Bei Raumtemperatur schafft die Zelle selbst bei einer aggressiven 4C-Rate noch ihre volle Nennkapazität. (Die C-Rate gibt das Entladetempo an: Bei 4C ist die Batterie in nur 15 Minuten komplett leer). Selbst unter Extrembedingungen – wenn die Zelle bei 25 Grad Celsius geladen, aber bei minus 20 Grad Celsius entladen wird – stehen immer noch über 82 Prozent der nutzbaren Energie bereit.
Doch beim Laden unter Frost bricht die Leistung ein: Bei minus 20 Grad Celsius sinkt die nutzbare Kapazität auf rund 56 Prozent, weil der Innenwiderstand von 5 mΩ auf 496,5 mΩ explodiert.
"Das Laden bei niedrigen Temperaturen bleibt eine deutliche Schwäche", räumte Schütte ein .
Mittels Computertomografie wies das Team zudem eine Elektrolytverschiebung von 12,7 mm beim Lade-Entlade-Zyklus nach – eine relative Volumenänderung von 22,3 Prozent.
In der Kathode identifizierten die Forscher eine neuartige Schichtoxid-Zusammensetzung (NaCu₁/₉Ni₂/₉Fe₁/₃Mn₁/₃O₂) mit räumlich ungleich verteilten Kupfer-Anreicherungen.
Dieser Befund wirft laut Schütte "interessante Fragen hinsichtlich seiner Rolle für die Leistung und Alterung" auf .
Natrium statt Lithium – wann kommt die günstige Batterie ins Auto?
Natrium ist weltweit im Überfluss vorhanden und lässt sich etwa aus Kochsalz gewinnen. Damit entfällt die Abhängigkeit von Lithiumhydroxid, dessen Preis während der Covid-Pandemie auf bis zu 76.000 Euro pro Tonne schoss, wie ein aktueller heise-Hintergrundartikel zur Natrium-Batterie einordnet.
Die geringere Energiedichte gegenüber den besten Lithium-Zellen bleibt jedoch ein Handicap für Langstrecken-Fahrzeuge.
In China ist die Technik bereits auf dem Weg in die Serie: CATL und Changan Automobile stellten im Februar 2026 das nach eigenen Angaben weltweit erste seriengefertigte Natrium-Ionen-Fahrzeug vor, mit geplanter Markteinführung Mitte 2026 – laut neuerer CATL-Mitteilung ist volle Massenproduktion erst Ende 2026 geplant.
Die Naxtra-Batterie von CATL erreicht bis zu 175 Wh/kg und ermöglicht mit über 400 km rein elektrische Reichweite. Laut Precedence Research soll der globale Natrium-Ionen-Markt von 1,39 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 auf 6,83 Milliarden US-Dollar bis 2034 wachsen.
Die Aachener Forscher wollen als Nächstes das Laden unter 0 Grad Celsius verbessern. "Fortschritte bei Hartkohlenstoff-Anoden und Elektrolytformulierungen könnten besonders vielversprechend sein", sagte Schütte. Die Studie wurde vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt sowie vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.