Xupai liefert Natrium-Ionen-Bordnetzbatterien für BAICs Arcfox-Elektroautos

Natrium-Ionen-Technik erreicht das Niedervoltnetz

Der chinesische Batteriehersteller Xupai liefert erstmals Natrium-Ionen-Hilfsbatterien für Elektroautos der BAIC-Marke Arcfox, berichtet Heise. Damit gelangt die Zellchemie nicht nur als Traktionsbatterie, sondern auch als Ersatz für klassische 12-Volt-Blei-Säure-Akkus in die Serienproduktion von Pkw.

Die Niedervoltbatterie versorgt Bordelektronik, Steuergeräte, Infotainment und Fahrerassistenzsysteme, auch wenn die Traktionsbatterie nicht verfügbar oder getrennt ist. Blei-Säure-Akkus übernehmen diese Aufgabe seit den Anfängen der Automobilindustrie. Ihr Gewicht, ihre begrenzte Zyklenfestigkeit und ihre Rolle bei Fahrzeugpannen veranlassen Hersteller jedoch, Alternativen zu prüfen. Lithium-Eisenphosphat-Batterien können einige Nachteile ausgleichen, sind laut Heise aber weiterhin teuer.

Xupai bietet Natrium-Ionen-Produkte für 12-, 24- und 48-Volt-Systeme an. Das Programm umfasst Starterbatterien für Verbrenner, Start-Stopp-Systeme, Mildhybride und Bordnetzbatterien für batterieelektrische Fahrzeuge. Der Hersteller positioniert sie als Plug-and-play-Ersatz in Standardformaten, der keine Änderung der Fahrzeugelektrik erfordern soll.

Zyklenfestigkeit, Gewicht und Kälteleistung

Die 12-Volt-Hilfsbatterie erreicht nach Angaben von Xupai mehr als 3.000 Zyklen bei 100% Entladetiefe. Die Start-Stopp-Ausführung soll mehr als 180.000 Zyklen überstehen. Startervarianten liefern 500 bis 900 Ampere und wiegen rund 55% weniger als vergleichbare Blei-Säure-Batterien. Alle Modelle besitzen ein Batteriemanagementsystem mit CAN- oder CAN-FD-Kommunikation und sollen die funktionale Sicherheitsstufe ASIL B erfüllen.

Die in europäischen Fahrzeugen verbreiteten AGM- und EFB-Bleiakkus schaffen bei hoher Entladetiefe üblicherweise nur 200 bis 400 Zyklen und erreichen auf Systemebene etwa 30 bis 40 Wattstunden je Kilogramm. Daten des deutschen Ingenieurdienstleisters IAV und des chinesischen Zellherstellers HiNa beziffern die Energiedichte von Niedervolt-Natrium-Ionen-Batterien auf rund 80 bis 110 Wattstunden je Kilogramm. IAV baute einen 12-Volt-Prototyp mit 70 Amperestunden und 840 Wattstunden. Er wiegt 10 Kilogramm und deckt beim Entladen einen Temperaturbereich von −40 bis +60 °C ab.

Die Natrium-Ionen-Chemie neigt laut Heise außerdem weniger zum thermischen Durchgehen als Lithium-NMC- oder NCA-Systeme. Gegenüber Blei-Säure-Akkus entfallen Gefahren durch Schwefelsäure, Korrosion und Wasserstoffbildung bei Überladung. Xupais integriertes Managementsystem überwacht Spannung und Temperatur und kann die Batterie bei einem Kurzschluss kontrolliert abschalten.

BAIC und Zulieferer erweitern die Anwendung

Die BAIC-Forschung hat außerdem eine prismatische Natrium-Ionen-Zelle mit mehr als 170 Wattstunden je Kilogramm entwickelt. Sie soll bei einer Laderate von 4C in rund 11 Minuten weitgehend geladen werden und als Traktionsspeicher im Arcfox T1 dienen. BAIC plant zudem bis zu 30.000 Batteriewechselstationen, die Natrium-Ionen-Akkus unterstützen könnten. Ein offizieller Plan für eine breite Serienfertigung über einzelne Modelle hinaus fehlt bislang.

CATL liefert in China bereits eine Naxtra-Batterie mit 45 kWh für den Changan Nevo A06, den Heise als erstes Großserien-Elektroauto mit Natrium-Ionen-Traktionsbatterie bezeichnet. Nach Angaben von CATL erreichen die Zellen bis zu 175 Wattstunden je Kilogramm, behalten bei −40 °C mehr als 90% ihrer Kapazität und lassen sich in rund 15 Minuten auf 80% laden.

Weniger Austauschgeschäft im Aftermarket

Auch in Europa schreitet die Entwicklung voran. Camel Group hat eine 12-Volt-Natrium-Ionen-Batterie in ein Vorentwicklungsprojekt mit einem großen europäischen Autohersteller eingebracht. Die IEC arbeitet unterdessen an einem internationalen Standard für 12-Volt-Natrium-Ionen-Start-Stopp-Batterien. Clarios, laut Heise der weltweit größte Anbieter von 12-Volt-Batterien, entwickelt ebenfalls Produkte für Erstausrüstung und Ersatzmarkt.

Bei einem breiten Technologiewechsel müssten Werkstätten Diagnosegeräte einsetzen, die über CAN mit dem Batteriemanagement kommunizieren können. Ladegeräte bräuchten zudem auf die Zellchemie abgestimmte Profile. Die längere Lebensdauer könnte die Austauschhäufigkeit senken und das traditionelle Geschäft mit Bleiakkus in Deutschland, Österreich und der Schweiz verkleinern. IAV sieht Natrium-Ionen als aussichtsreiche Alternative zu LFP, doch die Verbreitung hängt von Kosten, Normen, Zertifizierung und Regulierung ab. Heise hält bei erwartungsgemäßer Kosten- und Zertifizierungsentwicklung einen Anteil von mehr als 50% an europäischen Neuwagen zwischen 2030 und 2035 für realistisch. Im Bestand dürfte Blei wegen des weiterhin deutlich niedrigeren Preises lange dominieren.