Elektrolyte für Natrium-Ionen Batterien

Natrium-Ionen-Batterien (NIB) sind attraktive Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien(LIB), da Natrium im Vergleich zu Lithium in größeren Mengen und leichter Verfügbar vorhanden ist. Das Funktionsprinzip einer Natrium-Ionen-Batterie ist dem einer Lithium-Ionen-Batterie sehr ähnlich und beruht auf dem Pendeln der Ionen zwischen der positiven und dernegativen Elektrode durch den Elektrolyten. Die üblicherweise verwendeten negativen Elektrodenmaterialien für Natrium-Ionen Batterien sind harte oder weiche Kohlenstoffe, was hauptsächlich auf die thermodynamische Instabilität der Na⁺-Interkalation in Graphit zurückzuführen ist. Als positive Elektroden dienen natriumhaltige Verbindungen, wie z. B. Preußisch-weiß. Beide Elektroden verwenden Aluminium als Stromkollektor, so dass bei der Auswahl der geeigneten Salz/Lösungsmittel/Zusatzstoff-Kombination für den Elektrolyten die Aluminiumkorrosion berücksichtigt werden muss. Natrium-Ionen Batterien zeichnen sich durch eine schneller Ladefähigkeit im Vergleich zu Lithium-Ionen Batterien aus. Auf Grund der fehlenden Interkalationsfähigkeit von Natrium-Ionen in 3D-Strukturen wie die des Graphits, können Natrium-Ionen Batterie keine so hohen Energiedichten wie Lithium-Ionen Batterien erzielen.

Die gravimetrische Energiedichte von NIBs (70-150 Wh kg^-1) ist in der Regel niedriger als die von kommerziellen LIBs (160-260 Wh kg^-1). Je nach verwendeter Chemie eignen sich Na-Ionen für Energiespeicheranwendungen in kleinerem Maßstab mit verbesserter Sicherheit.