Elektromobilität: Karosserie als Batterie kann 70 Prozent Reichweitenerhöhung bringen

Die aktuell eingesetzten Akkutechnologien machen einen der Nachteile der Elektromobilität aus. Die Batterien machen die Elektroautos relativ schwer und sind zudem auf Lithium als Rohstoff angewiesen. Forscher:innen arbeiten an einer sogenannten „massenlosen“ oder auch strukturellen Batterie, die auf die Karosserie der Autos als Ort zur Stromspeicherung zurückgreift und so das Gewicht drastisch reduziert. Als Resultat wären Reichweitenvergrößerungen um etwa 70 Prozent möglich.

Bild: Chalmers University of Technology / Henrik Sandsjö

Karosserie als Batterie

Die Forscher:innen der Chalmers University of Technology haben sich gefragt, ob es möglich wäre, eine Batterie zu bauen, die gleichzeitig als Karosserie fungiert und so das Gewicht der Elektrofahrzeuge drastisch reduziert.

Das schwedische Team hat die Technologie auf den Namen „Massless Energy Storage“ getauft. Es handelt sich dabei um eine Batterie aus einem Kohlenstofffaser-Verbundstoff. Das Material hat eine ähnliche Steifigkeit wie Aluminium und kann elektrische Energie speichern.

Kohlenstofffasern sind ein extrem leichtes und starkes Material, was sie sehr beliebt macht. Sie sind allerdings auch teuer und kommen daher häufig nur in Supercars zur Verwendung. Auch in der Luft- und Raumfahrt sind Kohlenstofffaser-Verbundstoffe beliebt.

Das Material kann, wenn man es elektrochemisch entsprechend anpasst, auch als Elektrode dienen. Das Team der Chalmers Universität arbeitet unter der Leitung von Professor Leif Asp bereits seit einigen Jahren an einer entsprechenden Technologie.

70 Prozent mehr Reichweite

Das Batterie-Design des Teams hat eine Energiedichte von 30 Wattstunden pro Kilogramm. Im Automobilbereich ist das kein sehr beeindruckender Wert – normale Lithium-Ionen-Akkus aus der Elektromobilität liegen bei Werten von um die 150 Wattstunden pro Kilogramm. Allerdings ist die Batterie der Forscher:innen auch darauf ausgelegt, als Karosserie zu dienen.

Dabei wären dann zwei Varianten denkbar: Entweder extrem leichte Elektroautos mit gewöhnlicher oder etwas verringerter Reichweite, oder aber Elektroautos, in denen der freigewordene Platz für weitere Batterien genutzt wird.

„We have made calculations on electric cars that show that they could drive for up to 70 percent longer than today if they had competitive structural batteries„, so Asp.

Der aktuelle Prototyp des Teams weist ungefähr die dreifache Steifigkeit vorangegangener Prototypen auf. Was seine Fähigkeit angeht, Gewicht zu tragen, gleicht das Material etwa Aluminium, es ist aber wesentlich leichter.

Einsatz auch in anderen Anwendungen

Das Batteriedesign verwendet Kohlenstoff-Fasern sowohl als Anode als auch als Kathode und verzichtet auf schwere Materialien wie etwa Kupfer. Hinzu kommt, dass ein halbflüssiger Elektrolyt verwendet wird, was das ganze Design weniger brennbar und damit sicherer macht.

Bisher handelt es sich lediglich um einen Prototyp, der unter Laborbedingungen entstand. Somit werden noch Jahre vergehen, bis die Technologie zum Einsatz kommt. Allerdings ist die Massenproduktion der Batterie das Ziel des Teams.

Die Technologie könnte letztlich dann auch für andere Anwendungen verwendet werden. „One can imagine that credit card-thin mobile phones or laptops that weigh half as much as today, are the closest in time. It could also be that components such as electronics in cars or planes are powered by structural batteries. It will require large investments to meet the transport industry’s challenging energy needs, but this is also where the technology could make the most difference„, so Asp weiter.

via EurekAlert