WERBUNG

Frischzellenkur. Neue Batterietechniken für Elektroautos.

Aktuell schlagen fast wöchentlich Meldungen über neue Super Akkus auf, die die Reichweite der Elektromobile in Regionen hieven soll, die bislang nur Fahrzeugen mit Dieselmotoren vorbehalten war. Was ist dran an diesen Super-Batterien?

Der Reichweiten-Wettbewerb ist im vollen Gange. Mercedes reklamiert für seinen EQS eine Reichweite von maximal 780 Kilometern. Dass Tesla-Exzentriker Elon Musk dies nicht lange auf sich sitzen lassen wird, dürfte so klar sein wie das Amen in der Kirche. Doch diese Elektromobilitätsversion des schneller, höher, weiter ist nur der Prolog für eine neue Generation von Batterien, die die Reichweitenangst endgültig ad absurdum führen sollen.

Eine höhere Kapazität, schnellere Ladezeiten, längere Lebensdauer der Akkus und das Ganze noch bei geringeren Kosten – das klingt zu schön, um wahr zu sein. Doch mit den Sald-Batterien (Spatial Atomic Layer Deposition) sollen die Akkus in weniger als 15 Minuten für mehr als 1.000 Kilometern Reichweite geladen werden. Wie der Name schon verrät, verbessert eine ultradünne Atombeschichtung der Zellen den Ionen-Fluss zwischen Anode sowie Kathode deutlich und wirkt sich auch positiv auf die Langlebigkeit aus. Was diese Technologie so interessant macht, ist die Tatsache, dass das elektrische Rad nicht neu erfunden wird. Letztendlich sind diese Akkus, die von den deutschen Fraunhofer-Instituten und der staatlichen niederländischen Forschungseinrichtung The Netherlands Organisation (TNO) eine Weiterentwicklung der aktuellen Lithium-Ionen-Batterien.

Ein wahres Schlaraffenland, was neue Super-Akkus angeht, ist China. Im Reich der Mitte sprießen die Meldungen über bahnbrechende Errungenschaften, was die Entwicklung der Batterietechnik betrifft, schneller als Reis. Inwieweit die Frischzellenkur auch den harten Ansprüchen des automobilen Alltags gewachsen ist, wird man sehen. CATL hat unlängst die ersten Natrium-Ionen Akkus vorgestellt. Ein Vorteil ist, dass die Kathode aus Natrium besteht, was ein umweltfreundliches Material ist.

Die Leistungsdaten mit 160 Wattstunden pro Kilogramm, einem Aufladen zu 80 Prozent in 15 Minuten und eine Kapazität von rund 90 Prozent bei minus 20 Grad Celsius. Sobald die Zellen im nächsten Jahr in die Massenproduktion gehen, sollen die Kosten auf 25 bis 35 Euro pro Kilowattstunde sinken. Angesichts der Tatsache, dass die Energiedichte nur knapp unterhalb der etwa doppelt so teuren Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP) liegt, ein durchaus vertretbarer Wert.

Bei den Graphen-Batterien aus dem Reich der Mitte wird sich bald zeigen, was an den Meldungen dran ist. Der chinesische Autobauer GAC will diese neuen Wunderakkus in dem demnächst erscheinenden Modell Aion V verbauen. Die Kerntechnologie Graphen ist eine Variante des Kohlenstoffs, bei dem die Moleküle in anstelle einer Kettenform in einer Wabenstruktur miteinander verbunden sind.

Bislang war die Herstellung dieses Materials sehr aufwendig und teuer. Aufgrund einer neuartigen 3DG-Produktionstechnologie will GAC die Kosten auf ein Zehntel reduziert haben. Wenn das alles wie vorgesehen klappt, soll zum Beispiel ein 100-Kilowattstunden-Akku mit einem 600-Ampere-Hochleistungsladegerät innerhalb von acht Minuten auf eine Kapazität von 80 Prozent aufgeladen sein. Allerdings ist für diese Art des Blitz-Stromtankens eine sehr hohe Leistung nötig, die eine hohe Anforderung an das Stromnetz stellt.

Ebenfalls aus dem großen asiatischen Land kommen die Energiespeicher, die den elektrischen Sportwagen Piëch „Mark Zero“ rund 500 Kilometer weit bringen sollen. Das chinesische Unternehmen Desten hat Akkus entwickelt, die sich weder bei Vollgasetappen noch beim Laden sich auf mehr als 15 Grad erwärmen sollen. Dadurch ist eine aufwendige Kühlung überflüssig, was rund 200 Kilogramm Gewicht spart. Außerdem soll ein Schnellladen mit bis zu 350 kW möglich sein.

Als gesetzt gelten Feststoffbatterien, die viele Hersteller ab Mitte des Jahrzehnts sukzessive einführen wollen. VW deswegen hat bereits im vergangenen Jahr seine Beteiligung am amerikanischen Start-up QuantumScape aufgestockt.  Die Vorteile dieser Akkus sind mit bis zu 100.000 Zyklen eine deutlich längere Lebensdauer, dass das feste Elektrolyt so gut wie nicht entzündlich ist und natürlich eine vielfach größere Energiedichte beziehungsweise Speicherkapazität gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die sich natürlich in einer gesteigerten Reichweite niederschlägt. Allerdings könnte das Verhalten des festen Elektrolyts bei Kälte und beim Schnellladen problematisch werden.

Was macht Tesla?

Bleibt nur noch Tesla. Da steht demnächst wieder ein Battery Day an. Allerdings gehören bei Elon Musks ambitionierte Ankündigungen, die einige Jahre abdecken, zum Routine-Geschäftsgebaren. Also ist nach wie vor interessant, was der gebürtige Südafrikaner vor knapp einem Jahr zum Besten gegeben hat. Dass die Akkus in Zukunft kobaltfrei sein werden, ist mittlerweile bei den Autobauern Konsens. Stattdessen will US-Autobauer die Kathode umkonstruieren und auf Nickel setzen. Unterm Strich sollen die Kosten deutlich nach unten gehen. Manche Experten sehen diesen Weg skeptisch gegenüber, da diese Art der Nickelakkus vermutlich brandanfälliger und nicht so standfest sein könnten wie die aktuellen Lithium-Ionen Akkus.

TEXT Wolfgang Gomoll; press-inform  

LESENSWERT.