Hannover Messe: Bessere Batterien für Elektroautos

Hannover Messe
Bessere Batterien für Elektroautos

Der Durchbruch des Elektroautos lässt auf sich warten. Dies liegt vor allem am zentralen Bauteil – der Batterie. Auf der Hannover Messe präsentieren Fraunhofer-Forscher neue Materialien für bessere Akkus.
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HannoverDem Elektroauto gehört die Zukunft – da sind sich Politik und Autoindustrie einig. Die Bundesregierung will Deutschland als Leitmarkt für Elektromobilität etablieren. Bis 2020 sollen eine Million PKW mit Elektroantrieb auf deutschen Straßen fahren.

Die Startchancen sind gut: Wie der ADAC in einer Umfrage herausgefunden hat, würden sich 74 Prozent der Befragten ein Elektroauto kaufen, wenn es hinsichtlich Kosten, Komfort und Sicherheit keine Abstriche verlangt. Insbesondere bei der Reichweite wollen die Verbraucher keine Einbuße hinnehmen: Rund ein Drittel der Autofahrer möchte mindestens 500 Kilometer weit fahren können.

Genau hier liegt aber das Problem: Zu wenige Ladestationen und geringe Batterielaufzeiten haben bislang verhindert, dass sich die Elektroflitzer durchsetzen konnten. Lithium-Ionen-Akkus, die die meisten Autohersteller verwenden, sind zu schwer und zu teuer und werden zu schnell leer.

Doch die Entwicklung besserer Speichermedien ist zeit- und kostenaufwändig. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern haben deshalb eine Software entwickelt, die den Entwicklungsprozess beschleunigen soll. BEST, kurz für Battery and Electrochemistry Simulation Tool, heißt die neue Software.

Ein Lithium-Ionen-Akku besteht aus zwei porösen Elektroden, die durch einen elektrolytgefüllten Separator getrennt sind. Beim Laden und Entladen der Batterie werden Lithium-Ionen zwischen den Elektroden ausgetauscht. „Die Leistungsfähigkeit der Batterie hängt von den verwendeten Materialien der Komponenten ab“, erläutert Jochen Zausch vom ITWM. „Mit unserer Software lassen sich unterschiedliche Materialkombinationen simulieren. So kann man die geeignete Zusammensetzung herausfinden.“

Den ITWM-Forschern ist es gelungen, die komplette Batteriezelle sowie Transport- und Reaktionsvorgänge der Lithium-Ionen darzustellen. „Wir können die mikroskopische Struktur der Elektroden anzeigen. Jede einzelne 10 Mikrometer große Pore ist zu sehen. Das leistet keines der derzeit erhältlichen kommerziellen Programme“, so Zausch.

Die Berechnungen erfolgen mit einem speziellen, selbst programmierten Verfahren, das die Forscher in die Software integrierten. Die Verteilung des Stromflusses gibt beispielsweise Aufschluss über die Wärmeproduktion in der Batterie. „Hotspots“, die besonders heiß werden und sich entzünden könnten, sind mit der Software schnell aufgespürt. Auch Alterungseffekte lassen sich mit BEST bewerten.

„Letztendlich soll BEST sowohl Automobilproduzenten als auch Hersteller elektrischer Energiespeicher dabei unterstützen, stabile und sichere Batterien zu bauen“, resümiert Zausch. Zu sehen ist die Software auf der Hannover Messe vom 4. bis zum 8. April am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 2, Stand D22.

Thomas Trösch
Thomas Trösch
Handelsblatt / Redakteur Wissenschaft + Technik

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