Batterie-Entwicklung: Auf dem Weg zum grünen Feststoff-Akku – so sollen Batterien besser werden
Innovatives Kathodenmaterialien soll die Elektromobilität weiter voranbringen.
Foto: obsDuisburg. Kosten runter, Effizienz rauf – und das möglichst umweltschonend. Die Herausforderungen an die Batteriehersteller bleiben hoch. Drei wichtige Ansätze damit umzugehen ließen sich beim Branchentreff auf dem CAR-Symposium in Bochum (11. bis 12. Februar) identifizieren.
Erster Ansatz: 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 einer 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, bis der neuartige Akku in großem Stil auf die Straße kommt, dürfte noch einige Zeit vergehen. Frank Blome, Chef des Batteriezellengeschäfts bei Volkswagen, rechnet in Bochum mit sieben bis zehn Jahren. Frühere optimistische Schätzungen, die von einem Start 2015 ausgingen, hält er nicht mehr für realistisch.
Zweiter Ansatz: 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.
Dritter Ansatz: 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.