12.12.2020 10:30 |

Batterie-Trends

Durchbruch am Weg zum Feststoff-Akku für E-Autos

Kosten runter, Effizienz rauf - und das möglichst umweltschonend. Die Herausforderungen an die Batteriehersteller bleiben hoch. Dafür gibt es drei Ansätze - bei einem sehr grundsätzlichen dürfte es nun einen Durchbruch gegeben haben: Feststoffakkus.

Neue Materialien: Elektrode, Elektrolyt und Separator - viel mehr braucht es nicht für eine Batteriezelle. Optimierungspotenzial liegt vor allem in den Materialien, aus denen die Akku-Komponenten bestehen. Die meiste Hoffnung steckt die Branche aktuell in eine Revolution des Elektrolyts: Aus der Flüssigkeit, durch die die Lithium-Ionen beim Laden und Entladen heute wandern, soll ein Feststoff werden.

Das hätte diverse Vorteile: angefangen bei einer höheren Kapazität über ein geringeres Brandrisiko bei einem E-Auto-Unfall bis hin zu dem Umstand, dass die sogenannte Festkörperbatterie keine Kühlung mehr benötigen würde und im riesigen Temperaturbereich von minus 30 bis plus 100 Grad arbeiten könnte. Erste Prototypen sind bereits unterwegs.

Auch andere Fahrzeug- und Akku-Hersteller arbeiten an entsprechenden Batterien. Toyota etwa hat kürzlich für 2025 ein serienreifes Produkt angekündigt.

Das US-Start-up Quantumscape reklamiert nun für sich einen Durchbruch bei dieser Akku-Technologie. Das Unternehmen, an dem unter anderem der Volkswagen-Konzern und Bill Gates beteiligt sind, hat nun erstmals Testdaten zu seiner selbst entwickelten Feststoff-Batterie veröffentlicht.

Demnach lässt sich der Akku in 15 Minuten auf 80 Prozent laden, ist relativ unempfindlich gegen tiefe Temperaturen und fängt auch bei extremer Hitzeentwicklung nicht Feuer. Außer für Autos könnte sich die Technik auch für Fluggeräte eignen.

Eine Produktion in größerer Stückzahl soll bereits 2024 im VW-Werk Salzgitter starten.

Standardisierung: Die Zahl der unterschiedlichen E-Auto-Batterien entspricht annähernd der Zahl der unterschiedlichen E-Auto-Hersteller. Fast jeder Autobauer setzt auf seine eigenen Zellen, Module und Gesamtsysteme. Beim Zellformat etwa konkurrieren aktuell die runden zylindrischen Zellen mit prismatischen Varianten und den sogenannten Pouch-Zellen, die nicht in einem festen Gehäuse stecken, sondern in einer Art Folien-Kissen. Durchsetzen dürften sich mittelfristig die beiden letztgenannten Formen - auch wenn Branchenprimus Tesla bislang an der Zylinderform festhält. Eine Vereinheitlichung hat nicht nur in der Produktion Vorteile, sondern vor allem beim Recycling. Die Anlagen könnten mit Standardzellen deutlich effizienter und stärker automatisiert arbeiten. Wichtig: Denn weder ökonomisch noch ökologisch ist es sinnvoll, die Materialien von Anode und Kathode für jedes Auto neu aus der Erde zu holen.

Effizienzsteigerung in der Produktion: Elektroautos sollen Energie sparen, verbrauchen aber zunächst einmal gewaltige Mengen davon. Vor allem die Akku-Herstellung frisst viel Strom. Kommt dieser aus regenerativen Quellen, so verbessert das die CO2-Bilanz der Fabrik und des fertigen Fahrzeugs fundamental. Allerdings ist das nicht überall machbar. Forscher und Industrie suchen daher nach anderen Möglichkeiten, die Herstellung umweltfreundlicher zu machen. Arno Kwade vom Institut für Partikeltechnik der Universität Braunschweig etwa schlägt ein ganzes Bündel an Maßnahmen vor: Vom Verzicht auf Lösungsmittel bei der Herstellung über die Reduzierung des Nickel- und Kobalt-Anteils in der Zelle bis hin zu kleiner dimensionierten Trockenräumen. Die hochgeheizten Produktionseinheiten nämlich sind für einen guten Teil des Energiebedarfs zuständig.

(SPX)

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