Ersetze das Lithium in den Batteriezellen durch Natrium. So einfach ist die Formel, um das größte Nachhaltigkeits- und Preisproblem der Elektromobilität zu lösen. Sie könnte nicht nur Europa helfen, sich auf dem Batteriezellmarkt unabhängiger von China zu positionieren, sondern auch der europäischen Spitzenforschung neuen Schwung verleihen. Dennoch zögern Wirtschaft und Wissenschaft, die Chance zu ergreifen. Der Batterietechniker Sebastian Büchele und der Chemiker und Wissenschaftsinfluencer Tom Bötticher wollen das mit ihrem Start-Up ändern und Europa einen Vorsprung in der Natrium-Ionen-Technologie verschaffen Das manifestiert sich schon im Unternehmensnamen Litona, einem englischen Akronym aus den Formelzeichen der Speicherstoffe, das für "from LI (Lithium) to NA (Natrium/Sodium)" steht. Auf den Start als Gründer haben sie sich im Rahmen des ICM Early Ride Programms vorbereitet.
Risikokapital mit Moral: Litona setzt auf nachhaltige Batterietechnologie
Lithium ist technisch eines der besten Energiespeichermaterialien für Akkus, stößt jedoch ökologisch und ökonomisch an Grenzen. Natrium-Ionen-Batterien könnten für Europa ein nachhaltiger Weg aus der Abhängigkeit sein, wenn es die Entwicklung und Forschung an der Technologie beschleunigt. Dazu möchte das Start-Up Litona mit seinen Elektroden und Speicherpulvern auf Natriumbasis beitragen.
Die junge GmbH steckt gerade mitten in der Pre-Seed-Phase und ist auf der Suche nach Räumen für ihre erstes Labor. Die industrielle Produktion soll bald in oder um Ulm starten. Derzeit können sie nur kleinere Mengen herstellen, die am Karlsruher Institut für Technologie produziert werden. Dort ist Sebastian derzeit noch als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS) angestellt. Später möchten die Gründer in die Zellproduktion einsteigen. Kurz- und mittelfristig sehen sie ihr Unternehmen aber als chemischen Lieferant von Elektroden und Energiespeicherpulver für Natrium-Ionen-Batterien. Ihr Ausgangsmaterial Preußisch Weiß, dessen Herstellung Sebastian während seiner Forschungsarbeiten optimiert hat, hat eine höhere Energiedichte als andere Materialien für Natrium-Batterien.
Antreiber für Forschung und Entwicklung
"Die eigentliche Innovation, die wir schaffen, ist mehr Unabhängigkeit für den europäischen Markt", erklärt Tom. Die Gründung von Litona trägt dazu bei, Lieferketten für Forschungsinstitute und Entwicklungsabteilungen in Europa aufzubauen. Diesen fehlt es nämlich am Material, was die flächendeckende Weiterentwicklung der Natrium-Ionen-Technologie behindert. Genau deshalb gehen Tom und Sebastian jetzt schon an den Markt und nicht erst dann, wenn ihnen mit einer eigenen Batteriezelle selbst der ganz große Wurf gelingen könnte. "Wir erfinden das Rad nicht neu, wir holen es zurück nach Europa", sagt Sebastian.
Natrium weist im Vergleich zu Lithium eine signifikante Schwäche auf: seine geringere Energiedichte. Theoretisch müssten Natrium-Ionen-Akkus bei gleicher Kapazität deutlich größer sein. Das ist aber nur scheinbar ein großer Nachteil. Nicht jedes zukünftige Mobilitätsangebot muss auf maximale Reichweite getrimmt sein. Gerade für Sharing-Angebote in Städten oder kompakte Zweitfahrzeuge sind kleinere Akkus ausreichend, weil sie nur kurze Strecken zurücklegen und oft geladen werden. Außerdem gibt es einige Stellschrauben, über die der Energiedichte-Nachteil ausgeglichen werden kann – vor allem bei der Konstruktion. Natrium-Batterien sind hitzebeständiger und sicherer als Lithium-Batterien, was größere Einzelzellen ermöglicht und so Material für die Verpackung spart. Sie arbeiten auch bei Kälte besser. Mehr Temperaturresistenz der Zellen führt zu leichteren und kompakteren Temperatur-Management-Systemen. "Damit können Natrium-basierte Akkus die gleiche Energiedichte wie günstige Lithium-Ionen-Batterien erreichen, die in Kleinwagen und Energiespeichern eingesetzt werden", erklärt Tom. Wer über die Energiedichte hinausblickt, findet fast nur noch Vorteile von Natrium als Energiespeichermaterial. Es ist überall verfügbar, sogar auf dem Mars. Es lässt sich leichter und umweltverträglicher gewinnen. Es ist günstiger. Es ist für Schnelladesysteme geeignet.
Noch ist China der führende Akteur im Feld Natrium-Ionen-Technologie. Die Mehrheit der wissenschaftlichen Publikationen stammt von dort. Laut dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme sind 90 Prozent der Patente und auch die ersten serienmäßigen Elektroautos chinesischer Herkunft. Letzteres sehen Sebastian und Tom aber eher als Showcases denn als marktreife Produkte. Sie sind überzeugt, dass sich der Vorsprung aufholen lässt, wenn Europa schneller agiert. "Deshalb ist es uns wichtig, damit anzufangen und die Forschung und Entwicklung hier voranzubringen", erklärt Sebastian.
Auslandsemester an der Tesla-Uni weckt den Gründergeist
Die Gründer haben sich bei einem Auslandsemester an der kanadischen Dalhousie Universität kennengelernt, an der Prof. Jeff Dahn und Prof. Michael Metzger die Forschungspartnerschaft zum Elektroauto-Pionier Tesla ausbauen. "Wir haben aus den Laboren dort viel Energie mitgenommen, die wir jetzt nutzen wollen, um unser eigenen Ideen zu verwirklichen", sagt Tom. Von Jeff Dahn hätten sie auch gelernt, gute Ideen weiterzuverfolgen, weil damit vor allem Chancen verbunden sind. Natürlich bringen die beiden aus Kanada aber auch viel wissenschaftliches Know-how mit und den Kontakt zu hochqualifizierten Mitstreitern. Michael Metzger ist ihnen bis heute als Scientific Advisor verbunden. Dass sie unter seinen Studierenden Mitgründer oder Mitarbeitende finden können, die sich ihrem Team anschließen, glauben sie auch. Aber eben nicht nur dort. "Wir wollen ein Start-Up mit den besten Batterietalenten aufbauen", sagt Sebastian.
Den besten Standort, um dieses Ziel in Deutschland zu erreichen, sehen sie in Ulm. Die Stadt im Osten Baden-Württembergs ist neben Münster einer von zwei bedeutenden Standorten für Batteriezell-Technologie und -Forschung in der Bundesrepublik. Ulm bietet von beiden die größere Nähe zur Mobilitätsindustrie, zu Anlagenbauern, die Spezialmaschinen und -systeme für die Batteriezellindustrie herstellen, und zu Zulieferern, die stark in Labor- und Batterietechnik sind. Außerdem sitzen im Süden Deutschlands auch viele potenzielle Investoren, für die sich Litona öffnen möchte. Allerdings mit einer wichtigen Bedingung. "Litona ist Risikokapital mit Moral", sagt Tom. Wer nachhaltige Projekte fördern oder die ressourceneffiziente und emissionsfreie Energieversorgung generell vorantreiben möchte, passt zu Litona.
ICM Early Ride Program
Mit dem Early Ride Program unterstützt der ICM Start-ups aus Baden-Württemberg bei der Gründung oder der Weiterentwicklung ihres Unternehmens. Im Durchlauf 2023/24 haben diese sieben Gründerteams teilgenommen:
Kontakt
Benjamin Büchner
Redaktion und Öffentlichkeitsarbeit, InnovationsCampus Mobilität der Zukunft
E-Mail: medien(at)icm-bw.de