Batterietechnik: Deutsche Forscher arbeiten an 1000 km Reichweite für E-Autos

Bei Elektroautos handelt es sich um eine Technologie, die noch in den Kinderschuhen steckt. Zwar gibt es einige innovative Lösungen auf dem Markt, allen voran die Wagen der Marke Tesla. Aber allgemein scheitert die Verbreitung von Elektroautos noch an zwei Faktoren: Dem Preis und der Reichweite. Tesla schafft es zwar, mit viel Rückenwind und gutem Willen (und natürlich vielen Batterien) auf maximal 400 km Reichweite, aber um in diesen Genuss zu kommen müssen Interessenten eine sechsstellige Summe auf den Tisch legen. Deutsche Forscher arbeiten momentan daran, die Reichweite auf 1000 km hochzuschrauben und gleichzeitig die Kosten der Batterien zu senken.

Reichweitenerhöhung dank neuer Batterien

Um dieses Ziel zu erreichen, hat sich ein Konsortium von Vertretern von der ThyssenKrupp System Engineering GmbH, der IAV GmbH und dem Fraunhofer IKTS zusammengefunden. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien kommen auf eine Energiedichte von 280 Wattstunden pro Liter. Die Forscher wollen durch ein neues Verfahren auf 450 Wattstunden pro Liter kommen und so die Reichweite von Elektroautos auf bis zu 1000 Kilometer erhöhen. Bei dem Verfahren werden die Elektroden neu sortiert, sodass nicht mehr alle Batteriezellen in einzelnen Gehäusen untergebracht und dann verbunden werden müssen. So soll der Anteil der speicherfähigen Materialien im System und somit die Energiedichte steigen.

Bisher ist es noch nicht gelungen, die bipolare Anordnung der Elektronen auf Batterien im industriellen Maßstab zu übertragen. Die Gruppe hat sich aber noch mehr vorgenommen: Sie will die Kosten der Batteriesysteme senken, und zwar auf 200 Euro je Kilowattstunde. Dazu wollen sie teure Materialien wie beispielsweise Kobalt komplett aus den Batterien entfernen und die Verwendung von Nickel reduzieren.

Im Team zum Ziel

Die Forscher haben sich eine ganze Menge vorgenommen. „Dafür werden völlig neue Elektroden und neue Herstellungsprozesse des Batteriesystems benötigt”, so Michael Roscher, der Leiter des Technikums bei ThyssenKrupp. Bei der Konstruktion der Batterien ist große Präzision von Nöten, sodass neue Maschinen, Verfahren und Anlagen entwickelt werden müssen, um die Batterien im großen Stil herstellen zu können. Doch in dem Konsortium ist definitiv das nötige Know-How vorhanden. Die IAV GmbH bringt eine Menge Expertise in der Fahrzeug-Konzeptionierung, -sicherheit, Batterieauslegung, Konstruktion und Applikation der Steuergerätesoftware mit, während die Forscher vom Fraunhofer IKTS sich der materialwissenschaftlichen Seite zuwenden. Die Experten von Thyssen-Krupp sind für Fertigungsanlagen und Produktions-Equipment für den Fahrzeugbau und für die Batterieherstellung verantwortlich.

Die Batterien sollen anschließend direkt in die Chassis der Fahrzeuge integriert werden. Dies schützt die empfindliche Technik im Fall eines Unfalls. Das Projekt namens “EMBATT” ist auf drei Jahre ausgelegt. Danach muss das Konsortium einen Autohersteller ins Boot holen, um die neue Technologie testen zu können. Aus Sicht der Wissenschaftler wird es in den nächsten 25 Jahren keine ergleichbare Technologie zu Lithium-Ionen-Batterien geben, weshalb die Verbesserung der Leistung dieser Batterien ein lohnendes Ziel ist.

Verschiedene Hersteller versuchen zur Zeit, die Reichweite ihrer E-Autos zu maximieren. Der sportliche Quantino des liechtensteiner Unternehmen Nanoflowcell soll es ebenfalls auf 1000 Kilometer bringen. Der Ansatz der deutschen Forscher wäre jedoch herstellerübergreifend verwendbar.