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Batterieforschung Drei Trends in der Batterietechnik

| Autor / Redakteur: Holger Holzer/SP-X / Sven Prawitz

Kosten runter, Effizienz rauf – und das möglichst umweltschonend. Drei wichtige Ansätze damit umzugehen ließen sich beim Branchentreff auf dem CAR-Symposium in Bochum identifizieren.

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Festkörperbatterie von Bosch im Vergleich zu einem Notebook-Akku (vorne).
Festkörperbatterie von Bosch im Vergleich zu einem Notebook-Akku (vorne).
(Bild: Bosch)

Auf dem CAR Symposium in Bochum (11. bis 12. Februar) diskutierten Branchenvertreter über die Herausforderungen bei Antriebsbatterien. Dabei standen drei Trends im Mittelpunkt.

Batterietechnik: 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 2025 ausgingen, hält er nicht mehr für realistisch. Volkswagen beteiligte sich zum Beispiel 2018 am Start-up Quantumscape, das an der Feststoffbatterie forscht.

Batterietechnik: Standardisierung

Die Zahl der unterschiedlichen E-Auto-Batterien entspricht annähernd der Zahl der unterschiedlichen E-Auto-Hersteller. Fast jeder Autohersteller 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.

Batterietechnik: 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:

  • Verzicht auf Lösungsmittel bei der Herstellung,
  • Reduzierung des Nickel- und Kobalt-Anteils in der Zelle,
  • kleiner dimensionierte Trockenräume.

Die hochgeheizten Produktionseinheiten nämlich sind für einen guten Teil des Energiebedarfs zuständig.

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