Die Batteriewende, die keine völlig neue Fabrik braucht

In einer Batteriefabrik würde der Wechsel auf Natrium-Ionen zunächst unspektakulär aussehen. Mischer, Kalander, Trocknungsanlagen, Zellmontage – vieles von dem, was heute Lithium-Ionen-Zellen produziert, könnte weiterlaufen. Rezepturen ändern sich, Prozessparameter müssen neu bestimmt werden, einzelne Anlagen brauchen Anpassungen. Aber die Fabrik muss nicht komplett neu gebaut werden.

Genau das macht Natrium-Ionen für die Automobilindustrie interessant. Die Zellchemie weist bislang eine geringere Energiedichte auf als moderne Lithium-Ionen-Zellen. Dafür basiert sie auf breiter verfügbaren Rohstoffen und lässt sich größtenteils mit bestehender Produktionstechnik fertigen. Nach Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) und Lithium-Eisenphosphat (LFP) rückt damit eine weitere Zellchemie in den Fokus – ohne Revolution in der Fabrikhalle.

Wie weit die Industrialisierung ist, zeigt China. CATL und Changan präsentierten im Februar 2026 nach eigenen Angaben den weltweit ersten für die Großserie vorgesehenen Pkw mit Natrium-Ionen-Batterie. Das noch nicht näher bezeichnete Fahrzeug soll CATLs Naxtra-Zellen nutzen und Mitte 2026 auf den Markt kommen.

Europa versucht parallel, eine eigene Wertschöpfungskette aufzubauen. Im März 2026 startete „SIB:DE ENTWICKLUNG“. Das von Edag Production Solutions koordinierte Projekt wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt mit 14,5 Millionen Euro gefördert. 25 Partner wollen gemeinsam die Natrium-Ionen-Zellfertigung in Europa industrialisieren. „Mit der Transformation vom Verbrenner zum E-Fahrzeug wurde die Entwicklung sehr stark von der Energiedichte getrieben. Zunächst setzte man deshalb auf NMC, später kam LFP stärker in den Fokus. Natrium-Ionen wurde lange nicht richtig ernst genommen“, sagt Richard Schmuch, Gruppenleiter Materialien bei der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB in Münster. Das änderte sich unter anderem mit der Ankündigung von CATL im Jahr 2021 und dem starken Anstieg der Lithiumpreise.

Warum Natrium-Ionen-Batterien punkten können

Natrium-Ionen-Batterien werden Lithium-Ionen-Batterien nicht einfach ersetzen. Der Nachteil bleibt die geringere volumetrische Energiedichte. Sie liegt bei heutigen Natrium-Ionen-Zellen laut einer FFB-Studie von 2025 je nach Zellchemie 17 bis 49 Prozent unter der von LFP-Zellen. Verbesserungen beim Anodenmaterial „Hard Carbon“ könnten den Abstand deutlich verringern.

Schmuch sieht Natrium-Ionen vor allem als potenziell kostengünstige Lösung für kleinere E-Autos. Interessant sei die Technik auch für 12- oder 48-Volt-Bordnetze als möglicher Ersatz für Blei-Säure-Batterien. Auch Laura Goodwin, Lead Manufacturing Engineer bei Edag Production Solutions, hält es für „nicht unrealistisch“, dass Natrium-Ionen-Zellen langfristig bis zu 50 Prozent des heutigen LFP-Marktes erreichen könnten – bei einem insgesamt stark wachsenden Markt.

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Vieles lässt sich weiterverwenden

Spannend wird Natrium-Ionen dort, wo aus Zellchemie Produktionstechnik wird. Wesentliche Teile der Fertigung ähneln der etablierten Lithium-Ionen-Produktion. Schmuch wird konkret: „Wenn man überhaupt eine Zahl nennen möchte, würde ich sagen: zu etwa 90 Prozent. Eine bestehende Lithium-Ionen-Fertigungsanlage lässt sich grundsätzlich verwenden. Es gibt aber Unterschiede etwa bei Rezepturen, Trockenraumanforderungen und beim Kalandrieren der Hartkohlenstoffanode.“

Mischer, Kalander und Trocknungsanlagen bleiben Teil der Prozesskette. Edag-Expertin Goodwin zufolge müssen jedoch je nach Zellchemie Trocknungszeiten, Temperaturen und weitere Prozessparameter angepasst werden. Die Maschine bleibt, der Prozess nicht unbedingt.

Drop-in heißt nicht Plug-and-play

Genau hier wird der Begriff Drop-in leicht missverständlich. Er klingt nach Materialwechsel, neuen Parametern und anschließendem Weiterproduzieren. Der Maschinenbau zeigt ein anderes Bild. Fachleute der Grob-Werke sehen den größten Anpassungsbedarf in der Elektrodenfertigung. Unterschiedliche Materialien erfordern mehr als eine Änderung der Maschinenparameter. Als vergleichsweise einfachen Wechsel nennt das Unternehmen den Übergang von Grafit und LFP bei Lithium-Ionen-Zellen zu Hard Carbon und Natrium-Eisen-Phosphat-Pyrophosphat (NFPP) bei Natrium-Ionen-Zellen. In den nachfolgenden Montageschritten sinkt der Anpassungsaufwand.

Je nach Zellchemie ändern sich zudem die Anforderungen an Trocknung und Produktionsumgebung. Eine Fabrik vorsorglich für jede denkbare Chemie auszulegen, hält das Unternehmen für den falschen Weg. So würde beispielsweise überdimensionierte Trocknungstechnik die Investitions- und Betriebskosten erhöhen.

Entscheidend ist nicht nur, ob eine Maschine Natrium-Ionen grundsätzlich verarbeiten kann. Entscheidend ist, wie schnell daraus ein stabiler und wirtschaftlicher Prozess wird. Denn eine neue Chemie auf einer bekannten Maschine zu verarbeiten, bedeutet noch nicht, vom ersten Tag an ausreichend Gutteile zu produzieren. Gerade der Hochlauf entscheidet darüber, was die technische Kompatibilität der Anlagen wirtschaftlich wert ist.

Digitalisierung gegen Ausschuss

Vorhandene Maschinen allein reichen also nicht. Prozesse müssen angepasst und nach einem Materialwechsel neu eingefahren werden. So sind laut Grob „bei der anschließenden Herstellung von Zellstapeln oder Zellwickeln Umrüstungen notwendig, verbunden mit einer gewissen Einfahrzeit nach einem Materialwechsel“.

Beim Hochlauf kommt deshalb die Digitalisierung ins Spiel. „Gerade beim Hochlauf einer neuen Zellproduktion entsteht häufig zunächst viel Ausschuss. Digitalisierung und eine frühzeitige Fehlererkennung können helfen, diesen Ausschuss zu reduzieren“, sagt Goodwin. Produktionsdaten, digitaler Zwilling und virtuelle Fabrikplanung sollen helfen, Fehler früher zu erkennen. Im Projekt spielt die Skalierung vom Labor in Richtung Industrie deshalb eine zentrale Rolle. Edag arbeitet unter anderem am Engineering und an der virtuellen Zellfertigung.

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Billige Rohstoffe machen noch keine billige Zelle

Für den Umstieg spricht: Natrium ist breit verfügbar. Daraus folgt aber noch keine günstige Batteriezelle. Die geringere Energiedichte wirkt sich direkt auf die Kosten aus. Für die gleiche gespeicherte Energiemenge muss mehr Zellvolumen produziert werden. Schmuch formuliert das so: „Die Rohstoffe sind zwar günstig, aber man bekommt weniger Energieinhalt und braucht trotzdem einen vergleichbaren Produktionsaufwand. Bei Lithium-Ionen liegen die Produktionskosten grob bei 15 bis 20 Prozent der Zellkosten, bei Natrium-Ionen eher bei 30 bis 40 Prozent. Die geringere Energiedichte bleibt deshalb ein wichtiger Faktor.“

Hinzu kommt der Kostendruck durch günstige LFP-Zellen. Natrium ist deshalb nicht automatisch die billigere Lösung. Aktuell seien Natrium-Ionen-Zellen noch teurer, sagt Schmuch; Skaleneffekte bei Fertigung und Rohstoffen seien aber noch nicht vollständig eingetreten.

Die Gigafactory muss nicht neu erfunden werden

Natrium-Ionen hat also Vor- und Nachteile: Die Energiedichte ist geringer, die Zellen sind derzeit noch nicht automatisch günstiger. Dafür stehen breiter verfügbare Rohstoffe für mehr Unabhängigkeit und Nachhaltigkeit. Das größte industrielle Pfund aber ist die Anlagentechnik: Vorhandene Fabriken können die Basis für Natrium-Ionen bilden – vorausgesetzt, Prozesse und Maschinen lassen sich anpassen.

Auf den europäischen Punkt bringt es die Edag-Expertin: „SIB:DE bietet die Chance, die Großskalierung von Natrium-Ionen-Zellen auf deutschen Produktionsanlagen und mit deutschen Materialien voranzutreiben.“