Das Rennen um Zukunftsakkus läuft
E-Mobilität. Autohersteller investieren groß in die Feststoffakku-Forschung. Erste Pkw werden ab 2025 erwartet
Die Autoindustrie zeigt großes Interesse daran, bessere Batterien für ihre Elektroautos zu entwickeln. Eine der vielversprechendsten Technologien auf diesem Bereich sind Feststoffakkus, bei denen der flüssige Elektrolyt, der in heutigen Akkus den Lithium-Ionen die Bewegung zwischen den Elektroden erlaubt, durch ein festes Material ersetzt wird. Das soll Akkus ermöglichen, die sicherer sind und eine höhere Energiedichte pro Kilogramm haben.
Investitionen
Unternehmen wie BMW, Honda oder Nissan entwickeln entweder selbst entsprechende Akkus oder haben Partnerschaften mit auf diese Technologie spezialisierte Firmen geschlossen. Toyota und Dyson, bislang hauptsächlich für Staubsauger bekannt, haben sogar schon angekündigt, dass ab Anfang beziehungsweise Mitte der 2020er-Jahre erste Feststoffakkus für Autos auf den Markt kommen sollen. „Von einem Hype würde ich noch nicht sprechen, aber in den vergangenen Jahren ist deutlich mehr investiert worden“, sagt Martin Finsterbusch, der am Forschungszentrum Jülich das Team Festkörperbatterien leitet. Trotz der hohen Investitionen – Dyson will angeblich mehr als eine Milliarde Euro in die Entwicklung stecken – ist die Forschung noch im Grundlagenstadium. Erste Festkörperakkus sind zwar bereits erhältlich, diese sind aber für Anwendungen in Bereichen wie dem Internet der Dinge, wo ganz andere Anforderungen als im Automobilbereich gelten, vorgesehen. Grundsätzlich gibt es zwei konkurrierende Ansätze für Feststoffakkus.
Ein Konzept setzt auf Keramik als Elektrolyt, das andere auf Polymere. „An der Zellchemie selbst ändert sich für die Autobauer vorerst nichts, es sind immer noch Lithium-Ionen, die durch den Elektrolyt fließen“, erklärt Finsterbusch. Welches Konzept sich durchsetzen wird, ist heute noch nicht entschieden. Polymere bieten den Vorteil, dass bestehende Produktionsprozesse einfacher daran angepasst werden könnten und auf günstigere Materialien setzen. Keramiken bieten höhere Leitfähigkeit und können unter Umständen bei tieferen Temperaturen betrieben werden. Beiden Technologien haben gemein, dass sie weniger empfindlich als heutige Lithium-Ionen-Akkus sind.
„Das letzte, was in einem entsprechenden Elektroauto übrig bleiben würde, wenn es abbrennt, wäre die keramische Zelle“, sagt Finsterbusch. Auch polymerbasierte Akkus versprechen höhere Sicherheit als aktuelle Akkus, die, wie etwa Samsungs Galaxy Note 7 gezeigt hat, zu Kurzschlüssen neigen. Zudem können Feststoffakkus theoretisch eine Energiedichte erreichen, die zweimal so hoch ist wie bei gängigen LithiumIonen-Akkus.
Die höhere Sicherheit könnte es zudem erlauben, zumindest teilweise auf einige Vorsichtsmaßnahmen wie Kühlung, schützende Stahlkonstruktionen oder Steuerungselektronik zu verzichten. Die Haltbarkeit der Akkus soll ebenfalls besser sein.
Kosten
Ein Nachteil ist, dass die Ausgangsmaterialien für die Herstellung teurer sind. Wie sich das auf die Kosten für Akkupakete auswirkt, ist kaum abschätzbar. „Bei Autos ist der Preis alles. Wo der liegen wird, hängt vom jeweiligen Verfahren und von Einsparmöglichkeiten bei der Packung ab. Das wird die Praxis zeigen“, sagt Finsterbusch. Vor diesem Hintergrund scheint eine Markteinführung Anfang oder Mitte der 2020er-Jahre optimistisch. „Zumindest Prototypen halte ich bis 2025 durchaus für vorstellbar“, sagt Finsterbusch.