Neues Batteriedesign könnte die Reichweite von elektrischen Autos auf 1000 km erhöhen

Eines der größten Hindernisse bei der Verbreitung von elektrischen Autos ist die Reichweite. Auch wenn aktuelle Elektroautos den meisten Menschen reichweitentechnisch völlig ausreichen würden, befürchten viele potentielle Käufer, regelmäßig mit leerer Batterie liegenzubleiben. Auch wenn Autos wie das Tesla Model S bei der Reichweite zumindest theoretisch die 500-km-Marke überschritten haben, liegt die durchschnittliche Reichweite von Elektroautos noch bei 161 km pro voller Ladung. Das Fraunhofer Institut arbeitet an einer Batterietechnologie, mit dem die Reichweite von Elektroautos auf 1000 km erhöht werden könnte.

Bild: Electric car charging station, PROHåkan Dahlström, Flickr, CC BY-SA 2.0

Neues Batteriedesign für mehr Batteriezellen

Elektroautos haben keine einzelne Batterie, sondern stattdessen eine Reihe von Batteriepacks aus Tausenden individueller Batteriezellen, die miteinander verkabelt sind. Diese Batteriezellen benötigen ein Gehäuse, Verkabelung und Steuerungseinheiten. Diese Dinge können insgesamt die Hälfte des Platzes in den Batteriepacks einnehmen. Die komplexe Verkabelung ist daher aufgrund recht hoher Widerstände ineffizient.

Zusammen mit ThyssenKrupp System Engineering und IAV Automotive Engineering entwickelt das Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden eine Batterie namens EMBATT, bei der die Anzahl der Komponenten durch ein einfacheres Design drastisch gesenkt wurde. Der so frei werdende Platz kann für mehr Batteriezellen und damit mehr Reichweite verwendet werden.

Vorbild Brennstoffzelle

Bei der Entwicklung von EMBATT ließen sich die Forscher von Brennstoffzellen inspirieren. Diese kombinieren Sauerstoff mit einem Gas wie Wasserstoff oder Methan, um elektrische Spannung zu erzeugen. Eine wichtige Komponente von Brennstoffzellen ist eine Bipolarplatte. Diese erfüllt viele Funktionen, aber vor allem fungiert sie als Elektroden, mit denen die erzeugte Energie „eingesammelt“ wird. Die Forscher wollen das Gehäuse und die individuellen Verbindungen der Batteriezellen mit ähnlichen Platten ersetzen. So könnten die Zellen dichter zusammengepackt und die Widerstände deutlich gesenkt werden.

In dem Design wird eine Art Metallband als Bipolarplatte verwendet, das auf beiden Seiten mit pulverförmiger Keramik, Polymeren und leitfähigen Materialien beschichtet ist. Die Keramik fungiert dabei als Medium zum Speichern der Energie. Laut den Forschern von Fraunhofer ist das neue Design deutlich effizienter herzustellen und lange haltbar.

Mit den neuen, größeren Batterien könnte die Reichweite von elektrischen Autos auf 1000 Kilometer oder mehr erhöht werden. Erste Tests mit dem neuen Design in Elektroautos sollen 2020 stattfinden.