Elektromobilität: An diesen Batterietechnologien forschen die Automobilhersteller

An diesen Batterietechnologien forscht die Automobilbranche.

Als erstes fällt einem da die Brennstoffzelle ein, ein Konzept, an dem die Automobilindustrie schon seit gut 20 Jahren forscht und die in Kombination mit anderen Antriebsformen einen Teil des Problems lösen könnte.  Audi etwa hat das h-tron-System in der Entwicklung, ein emissionsloses Brennstoffzellenfahrzeug. Auch Honda und Toyota experimentieren mit Prototypen und entsprechenden Versuchsflotten. Mercedes-Benz hat angekündigt, seine Sprinter unterschiedlich ausgestattet und mit verschiedenen, teils kombinierten, Antriebsarten anzubieten. Doch in der heutigen Form ist die Brennstoffzellentechnologie einfach nicht massentauglich. Aus diesem Grund evaluiert Audi eine Variante, bei der der Wasserstoff zu Methan umgewandelt wird. Das ist allerdings gerade aus Sicht der Energiebilanz wenig befriedigend.
Alternative zu Lithium-Ionen-Akkutechnik: Hoffnung auf die Feststoffzelle
Eng mit dem Namen Henrik Fisker ist eine Akkutechnologie verbunden, die gleichermaßen noch in ihren Anfängen steckt. Die Fisker-Feststoffbatterie, auch Solid State Technologie genannt, soll innerhalb weniger Minuten mit Hilfe eines Schnellladers aufgeladen werden und laut Fisker für eine Fahrstrecke von fast 900 Kilometern reichen. Die Feststofftechnik verfügt noch über einen weiteren Vorteil: Anders als die Lithium-Ionen-Zellen, die bei starker Hitzeentwicklung, wie sie bei einem Unfall auftreten kann, theoretisch explodieren können, besteht diese Gefahr bei Feststoffzellen nicht.
Sowohl eine Allianz aus den Autoherstellern Renault, Nissan und Mitsubishi als auch Toyota bemühen sich aktuell darum, die Feststoffbatterie zur Serienreife zu bringen. Bis es soweit ist, dürfte es allerdings 2025 sein, auch wenn das Fraunhofer ISC in Würzburg bereits im kommenden Jahr eine Feststoffzelle fertig haben will. Dass Toyota derzeit noch andere Prioritäten bezüglich der Serienproduktion hat, sieht man schon daran, dass der japanische Autohersteller zusammen mit BMW (die wiederum zusammen mit Solid Power eine Solid-State-Lösung entwickeln) weiterhin auf die bewährten Lithium-Ionen-Akkus setzt. Auch Volkswagen will einen Fuß in der Tür haben, wenn die Feststoffzelle serienreif ist. Das Unternehmen hat sich bereits 2012 am US-Start-up Quantum Scape beteiligt.
Serienreife bei Flusszellentechnologie liegt ebenfalls noch weit in der Zukunft
Einen gänzlich anderen Ansatz verfolgt die IF-Battery, ein Energiesystem, das auf Basis von Flusszellentechnologie arbeitet. Flusszellen kommen in der Industrie bereits als Energie-Zwischenspeicher zum Einsatz. Eine semipermeable Membran mit einer Elektrolytlösung auf beiden Seiten bildet den Kern der Zelle. Die Ionen diffundieren als Ladungsträger durch die Membran, was zu einer nutzbaren elektrischen Spannung führt. Durch das Anlegen von Spannung wird die Elektrolyt-Lösung neu aufgeladen.
Wenn Wissenschaftler der Purdue University einige technische Hürden beseitigt haben, ließe sich eine funktionierende Infrastruktur mit Hilfe von Tankstellen oder der heimischen Steckdose erreichen. Die Flusszellentechnik würde somit die vorteilhafte Emissionsfreiheit der Elektromobilität mit der hohen Reichweite des herkömmlichen Autoverkehrs kombinieren.
Eine Technik, die eng an den herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus angelehnt ist, vertritt das Start-up Tiax von Kenan Sahin. Zum Einsatz kommt hierbei ein neuartiges Kathodenmaterial, an dem Sahin nach eigenen Angaben seit den späten 90er Jahren forscht. Im Laufe dieses Jahres soll jetzt die Produktion des Kathodenmaterials beginnen, das dank eines hohen Nickelanteils eine größere Energiedichte verspricht als herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus. Gleichzeitig komme weniger teures Kobalt zum Einsatz, was dazu beitragen könne, dass die Zellen günstiger produziert würden. Sahin verspricht sich hiervon eine deutlich effizientere Möglichkeit, Energie für Elektroautos zu produzieren und zu speichern.

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