Bei minus 40 Grad Celsius funktioniert es immer noch. Können Natriumbatterien die Probleme von Elektromobilen in kalten Regionen endgültig beseitigen?

Es gibt Gründe, warum es in Nordostchina und Inner mongolien so wenige Elektromobile gibt. Anfang 2025 erreichten einige Gebiete in Nordostchina und Inner mongolien minus 40 Grad Celsius. Jetzt setzt der Winter in Nordostchina früher ein, und von Ende dieses Jahres bis Anfang nächsten Jahres wird es wieder extrem kalte Wetterbedingungen geben.

Fast alle gegenwärtigen Elektromobile verwenden Lithium-Ionen-Batterien. Egal, ob es sich um Lithium-Eisenphosphat-Batterien oder Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Batterien handelt, deren größte Herausforderung ist die „Kälte“.

Bei eisigen Temperaturen neigen die kältempfindlichen Lithium-Batterien schnell dazu, auszufallen. Ein Elektromobil zu kaufen ist wie einen „elektrischen Spross“ einzuladen!

Diese abwertende Bezeichnung „elektrischer Spross“ spricht Tausende von Fahrern von Elektromobilen in kalten Regionen an. Doch bald wird sich die Situation ändern. Gegenwärtig wird durch Natrium-Ionen-Batterien eine technologische Revolution eingeleitet, die das Ende des „elektrischen Sprosses“ besagt, denn Natrium-Ionen-Batterien halten auch minus 40 Grad Celsius stand und fallen nicht aus.

Dies liegt vor allem an den einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften der Natrium-Ionen. Dank ihrer „kälteunempfindlichen“ Natur und einem Elektrolyten mit niedrigem Gefrierpunkt bleiben sie auch bei minus 40 Grad Celsius oder noch niedrigeren Temperaturen flüssig und weisen eine gute Ionenleitfähigkeit auf.

Die neuesten Nachrichten besagen, dass die von der Batterie-Gigant CATL entwickelte Natrium-Ionen-Batterie die neuen nationalen Standards bestanden hat und damit die weltweit erste Natrium-Ionen-Batterie ist, die diese Zertifizierung erhalten hat. Die von CATL entwickelten Natrium-Ionen-Batterien für Pkw werden derzeit in Zusammenarbeit mit mehreren Automobilherstellern weiterentwickelt und sollen bald auf den Markt kommen.

Ab 2026 können Verbraucher in kalten Regionen Autos mit frostbeständigen Natrium-Ionen-Batterien fahren.

1. Fahrer in Nordostchina ärgern sich über den „elektrischen Spross“

Tatsächlich sind in Städten wie Harbin, die im Winter sehr kalt sind, die meisten Elektromobile Plug-In-Hybride oder Reichweitenverlängerer. Reine Elektromobile sind eher die Ausnahme. Und diejenigen, die Plug-In-Hybride oder Reichweitenverlängerer fahren, sind hauptsächlich Taxifahrer.

Nach dem chinesischen Neujahr im Jahr 2025, als der sibirische Kälteeinbruch mit Minus-30-Grad-Temperaturen über die Nordostebene fegte, seufzte der Taxifahrer Lao Zhang auf der Straße in Harbin um fünf Uhr morgens vor einem blinkenden roten Fehlersymbol auf dem Armaturenbrett. Es war bereits das dritte Mal, dass er es versuchte, sein Elektromobil zu starten, und es war ihm nicht gelungen. Die Reichweite auf dem Bordcomputer war von den 210 Kilometern, die noch verblieben waren, als er das Auto am Vortag abgestellt hatte, auf 93 Kilometer gesunken, wie ein Körper, dessen Blut von der Kälte abgesaugt worden war.

Bild/Die Reichweite eines Fahrzeugs wird im Winter reduziert. Quelle/Auszug aus „Neue Energie-Perspektiven“ im Internet

„Der „elektrische Spross“ hat wieder gestreikt! Habe ich dieses Auto gekauft, um von ihm bedient zu werden oder um ihn zu bedienen?“ beschwerte sich Lao Zhang in der Taxifahrer-Gruppe und fand viele Mitstreiter.

Im Norden Chinas müssen jedes Jahr Millionen von Elektromobil-Fahrern im Winter mit der Kälte kämpfen - die Reichweite wird halbiert, das Aufladen ist wie ein Schildkrötenritt und das Starten des Fahrzeugs funktioniert nicht. Das hat dazu geführt, dass die einst hoch geschätzten Elektromobile von den Fahrern als „elektrischer Spross“ bezeichnet werden.

Die Daten der China Association of Automobile Manufacturers zeigen, dass die Ausfallrate von Elektromobilen im Winter in Nordostchina über 17 % liegt und die Anzahl der Hilferufe im Vergleich zum Sommer um das Dreifache steigt. Das Problem liegt in der angeborenen „Kälteempfindlichkeit“ der Lithium-Batterien. Die Schwierigkeiten der Lithium-Batterien bei niedrigen Temperaturen liegen in ihrer mikroskopischen Welt. Bei niedrigen Temperaturen wird der Elektrolyt sehr zähflüssig, und die Lithium-Ionen bewegen sich zwischen der Anode und der Kathode so langsam wie Faultiere, die vor Kälte zittern.

Nehmen wir als Beispiel die gängigen Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Wenn die Temperatur auf minus 20 Grad Celsius sinkt, kann die Schnellladezeit von 30 % auf 80 % von ursprünglich 30 Minuten auf über eine Stunde ansteigen, und die Entlademenge sinkt um etwa 30 %. Dies bedeutet, dass das Aufladen langsam und das Entladen schnell ist, was sich in einer reduzierten Reichweite äußert, die sogar unter 40 % der CLTC-Reichweite liegen kann. Noch schlimmer ist, dass extreme Kälte zu einer Lithiumabscheidung in der Batterie führen kann, was ein Sicherheitsrisiko darstellt.

Die Entstehung der Natrium-Ionen-Batterien ist wie der Einbau eines „Kältewiderstandsmotors“ in ein Elektromobil. Ein Vergleichsexperiment ist sehr eindrucksvoll: Wenn man eine Natrium-Ionen-Batterie und eine Lithium-Ionen-Batterie 12 Stunden lang bei minus 40 Grad Celsius belässt, fällt die Spannung der Lithium-Ionen-Batterie auf unter 2,5 Volt, und sie verliert vollständig die Fähigkeit, das Fahrzeug zu starten. Die Spannung der Natrium-Ionen-Batterie bleibt hingegen bei 3,2 Volt, und sie kann den Motor problemlos antreiben.

Dies liegt an den einzigartigen physikalischen Eigenschaften der Natrium-Ionen - ihr Ionenradius ist um 40 % größer als der der Lithium-Ionen, was es ihnen bei niedrigen Temperaturen leichter macht, nicht vom Elektrolyten „eingesperrt“ zu werden, ähnlich wie ein athletischer Mann besser gegen die Kälte wappnet ist.

Bild/Der Zustand von Batterien in kalten Umgebungen. Quelle/Auszug aus „Neue Energie-Perspektiven“ im Internet

Technologische Fortschritte werden beschleunigt umgesetzt.

Im Jahr 2025 hat der Nutzfahrzeugsektor die erste Veränderung erlebt: Die erste 24-Volt-Natrium-Ionen-Batterie für Lastwagen von CATL wird im Juni in Serie gehen. Ein speziell für extreme Kälte entwickelter Batteriemanagementsystem kann die Kaltstart-Sicherheit von 72 % bei Blei-Säure-Batterien auf 98 % erhöhen.

Bild/Die 24-Volt-Natrium-Ionen-Batterie für Lastwagen geht im Juni in Serie. Quelle/Auszug aus „Neue Energie-Perspektiven“ im Internet

Stellen Sie sich vor, in einem Kohlebergbaugebiet in Inner mongolien, bei Minus-35-Grad-Temperaturen am Morgen, kann ein Lastwagen mit einer Natrium-Ionen-Batterie ohne Vorwärmung starten. Im Vergleich zu Diesellastwagen, die früher bis zu zwei Stunden zum Aufwärmen benötigten, ist die Effizienz um ein Vielfaches gesteigert. Im Pkw-Sektor hat das Energiedichte von Batterien, die eine Mischung aus Natrium und Lithium verwenden, bereits 160 Wh/kg überschritten. Es wird erwartet, dass bis 2026 All-Weather-Batterien auf den Markt kommen, wodurch Fahrer im Norden endgültig das Problem „Batterie mit Heizdecke“ hinter sich lassen können.

2. Vom „Lithium-Großvater“ zum „Natrium-Kleinkind“

Es ist unbestreitbar, dass in der Welt der Elektromobile Lithium-Ionen-Batterien einst der unangefochtene „Großvater“ waren.

Die weltweiten Lithium-Vorkommen sind hauptsächlich in der „Lithium-Dreieck“ Region in Südamerika konzentriert. Ein Streik von Bergarbeitern in chilenischen Kupferminen kann bereits dazu führen, dass Batteriehersteller in China in Panik geraten, da sie Angst haben, nicht genug Rohstoffe zu erhalten. Diese Ressourcen-Hegemonie führt nicht nur zu Preisschwankungen - der Preis von Lithiumcarbonat stieg von 50.000 Yuan pro Tonne im Jahr 2020 auf 600.000 Yuan pro Tonne im Jahr 2022, was die Kosten für Elektromobile in die Höhe treibt.

Dagegen ist Natrium wie ein stummer „Kleinkind“. Seine Häufigkeit in der Erdkruste beträgt 2,75 %, was 423 Mal so viel wie Lithium ist. Natrium-Ressourcen sind in Meereswasser, Salzlaken und sogar in Gestein unerschöpflich vorhanden.

Diese Ressourcen-Revolution führt zu einem radikalen Kostensenkung. Laut Schätzungen der Branche sind die Rohstoffkosten für Natrium-Ionen-Batterien, die Schichtoxide als Kathodenmaterial und Hartkohle als Anodenmaterial verwenden, um 40 % niedriger als die von Lithium-Ionen-Batterien. Nach der Massenproduktion kann die Kosten pro Wh einer Natrium-Ionen-Batterie auf 0,3 Yuan sinken, was eine Reduzierung von über 30 % im Vergleich zu Lithium-Eisenphosphat-Batterien bedeutet.

Bild/Die Kostenvorteile von Natrium-Ionen-Batterien. Quelle/Auszug aus einer Studie der Guoyuan Securities in „Neue Energie-Perspektiven“

Das bedeutet, dass in Zukunft bei einem Elektromobil mit einer Natrium-Ionen-Batterie allein die Batteriekosten um Tausende von Yuan gesenkt werden können. In Regionen wie Nordostchina und Inner mongolien können Natrium-Ionen-Batterien problemlos bei Minus-40-Grad-Temperaturen im Freien stehen, als ob das Auto eine Winterjacke trägt. Man muss nicht mehr mitten in der Nacht aufstehen, um die Batterie zu „wärmen“.

Die Verbesserung des täglichen Fahrerlebens ist augenscheinlich. Am Morgen können Fahrer im Norden endlich beruhigt ihre Fahrzeugheizung per Fernsteuerung einschalten - bei Minus-20-Grad-Temperaturen behält eine Natrium-Ionen-Batterie immer noch 85 % ihrer Entladungseffizienz, während eine Lithium-Ionen-Batterie nur noch 50 % ihrer Kapazität abgeben kann.

Bild/Die Vorteile von Natrium-Ionen-Batterien. Quelle/Auszug aus „Neue Energie-Perspektiven“ im Internet

Wenn der Boden mit Schnee bedeckt ist, können Elektromobile mit Natrium-Ionen-Batterien zusammen mit Schneeketten einen echten „Schneemodus“ bieten: Die Batterie reagiert schnell auf die Drehmomentanforderungen des Motors und verhindert ein Ausbleiben der Leistung beim Anfahren, als ob die Räder mit Antischlupfketten versehen wären. Noch überraschender ist der Unterschied bei der Restwertquote: Dritte Evaluierungsagenturen gehen davon aus, dass in Nordostchina die Restwertquote von Fahrzeugen mit Natrium-Ionen-Batterien nach drei Jahren um 15 % höher ist als die von Fahrzeugen mit Lithium-Ionen-Batterien. Bei einem Auto im Wert von 200.000 Yuan bedeutet das, dass es nach drei Jahren um 30.000 Yuan mehr erzielt.

Diese Veränderung wirkt sich sogar auf die globale Energiegeopolitik aus. Wenn die fünf nordischen Länder feststellen, dass Natrium-Ionen-Batterien die Penetrationsrate von Elektromobilen in extrem kalten Regionen auf über 50 % erhöhen können, und wenn die Salzlaken in Sibirien in Russland durch die Technologie zur Natriumgewinnung zu neuen strategischen Ressourcenpunkten werden, wird die globale Energiekarte einer nie dagewesenen Umgestaltung unterzogen.

Länder, die bisher auf Lithium-Ressourcen angewiesen waren, beginnen, Alternativen zu dieser „weißen Öl“ zu prüfen - schließlich kann man die Batterierohstoffe aus Meerwasser gewinnen, und jedes Land kann seine eigene Natrium-Ressourcenversorgung aufbauen. Die Regeln des Spiels der Energie-Hegemonie haben sich geändert.

3. Wird Ihr nächstes Auto ein Natrium-Ionen-Auto sein?

Im Nutzfahrzeugmarkt führt die Natrium-Ionen-Batterie einen „Blitzkrieg“. Hafenkräne, Bergbau-Lkw, Kühlfahrzeuge … all diese „Eisernen Helden“, die täglich unter extremen Kältebedingungen arbeiten, brauchen dringend eine zuverlässigere Energiequelle.

Nehmen wir als Beispiel die Start-Stopp-Batterien von Nutzfahrzeugen. Die Start-Sicherheit von herkömmlichen Blei-Säure-Batterien liegt bei Temperaturen unter minus 25 Grad Celsius unter