Effizient und sicher: Der Akku der Zukunft
Höhere Reichweite, keine Brandgefahr und Schnellladen – das sind die Versprechen der E-Auto-Industrie bei der Entwicklung eines neuen Akkus. Der KURIER erklärt, wie er funktioniert
Elektromobilität ist die Antriebsart der Zukunft. Hindernisse sind für viele aber noch die vermeintlich geringe Reichweite und langen Ladezeiten der Fahrzeuge. Eine neue Batterietechnologie soll dabei helfen, diese Probleme aus der Welt zu schaffen: Feststoffakkus. Damit will der japanische Autobauer Nissan die E-Mobilität revolutionieren. Bis 2028 sollen die ersten Autos mit der neuen Technologie vom Band laufen. Auch Unternehmen wie BMW und Mercedes entwickeln solche Feststoffakkus. Der KURIER klärt auf, was es damit auf sich hat.
Wie unterscheiden sich
? Feststoff- von konventionellen Akkus?
Derzeit kommen in Elektroautos Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Hier gibt es eine positive und eine negative Elektrode und Lithiumionen, die sich zwischen ihnen bewegen. Damit das funktioniert, ist eine leitfähige Substanz notwendig, das Elektrolyt. Das ist in momentan genutzten Akkus flüssig. In Feststoffakkus soll das, wie der Name schon sagt, aus Feststoff bestehen.
Was sind die Vorteile dieser
? Bauweise?
Die Batterien werden dadurch leichter und kompakter. „Lithium wird als Metall gespeichert, nicht als Ionen“, erklärt der Batterieexperte Bernhard Gadermaier von der TU Graz im KURIER-Gespräch. Aktuelle Akkus nutzen etwa Grafit an der Anode, um die Lithiumionen einzulatenreaktion gern. Das braucht viel Platz. Bei Feststoffbatterien fällt das weg, was die Bauweise deutlich schlanker gestaltet.
Warum ist das sicherer?
? Ein Feststoffakku fängt bei einem Unfall nicht Feuer. Statt der Flüssigkeit wird eine Keramikstruktur verwendet, die nicht brennbar ist. „Die derzeit verwendeten Lithiumsalze im flüssigen Elektrolyt tragen zu einer höheren Reaktivität bei. Das sorgt bei einem Crash für einen Thermal Runaway, also eine Ketnach einem Kurzschluss“, erklärt Mario Hirz, Experte für Elektromobilität an der TU Graz. Dabei erzeugt ein beschädigter Akku so viel Wärme, dass er explosionsartig abbrennt und sich immer wieder entzünden kann. Deshalb werden beschädigte Elektroautos über einen langen Zeitraum in Wasser gelagert.
Wie viel effizienter soll
? das sein?
Das ist ein recht großes Mysterium. Der Batteriehersteller QuantumScape versprach etwa Anfang des Jahres, ein EAuto mit ihrer Feststoffbatterie könne in 15 Minuten von zehn auf 80 Prozent geladen werden. Nach 400 Ladezyklen soll dieser Akku noch 80 Prozent seiner ursprünglichen Leistung haben.
Gegenüber Lithium-Ionen-Akkus soll außerdem die Speicherfähigkeit der Feststoffakkus um den Faktor Zehn erhöht werden, erklärt Gadermeier. Die Hoffnung ist, die Batterien irgendwann so zu bauen, dass sie bei gleicher Größe doppelt so viel Reichweite bieten.
Welche Herausforderungen
? gibt es noch?
Die größte Hoffnung ist auch das größte Hindernis: die Effizienz. Zwar sollen die Akkus schneller laden, länger halten und mehr Energie speichern – das ist aber alles noch nicht möglich. Flüssigkeiten leiten besser und bisher konnte kein Akku außerhalb eines Labors an die Leistung eines LithiumIonen-Akkus herankommen, so Hirz. Eine dünne KeramikStruktur mit einer so großen Oberfläche zu bauen, dass sie aktuelle Batterien übertrumpft, ist bisher noch nicht gelungen.
Wann kann man mit den
? ersten Feststoffakkus rechnen?
Trotz der Probleme sieht Hirz die Technologie als zukunftsweisend. Einen Durchbruch bei der Entwicklung bis 2025, wie BMW ihn vorschlägt, hält er für zu optimistisch. Nissans angepeiltes Jahr 2028 hingegen könne machbar sein.