Akku-Zukunft für Elektroautos

26. Dezember 2023
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Aktuelles

Genau genommen ist die Zukunft der Akku-Technik schon da – nur nicht so spektakulär, wie viele erhofft hatten: Die Lithium-­Eisenphosphat-Batterien (kurz LFP) des chinesischen Herstellers BYD sind weniger temperaturempfindlich, damit das Jahr über konstanter in der Leistungs­abgabe als die meisten Lithium-Ionen-Varianten und machen damit ihre nominell geringere Leistungsdichte wett. Weitere Vorteile dieser Technik: mehr Ladezyklen, so gut wie keine Brand­gefahr. Die Akkus sind zwar schwerer, übernehmen aber aufgrund ihres „Blade“-Formats mit der zu flachen Packs komprimierten Wabenstruktur eine statische Funktion in der Fahrzeugarchitektur und ermöglichen damit ein geringeres Gesamtgewicht – was sich wiederum positiv auf Verbrauch und Reichweite auswirkt. Insgesamt ist das vielleicht keine Revolu­tion, aber ein wichtiger Evolutionsschritt, der auch einen Umstand gut vermittelt: Die Komplexität der ganzen Sache und wieviele Zusammenhänge oder Varianten sich beim Tausch auch nur einer Komponente ergeben. Nicht zuletzt deswegen ist die Anwendung von KI in der Batterie-Forschung längst Standard – allein die Material-Datenbanken nach möglichen Lösungen und Kombinationen zu durchsuchen, wäre für Menschen längst nicht mehr möglich.

Es gibt derzeit zwei Haupt-Stoßrichtungen in der Akku-Forschung: zum einen die Beschaffenheit der Elektroden-Materialien, durch die auch die mögliche Nennspannung bestimmt wird. Je höher diese ansetzt, desto geringer die Be- und Entladeverluste. Hier ist etwa bei Lithium-Ionen-Akkus derzeit unter anderem auch Kobalt ein Bestandteil, die LFP-Batterien komen bereits ohne dieses teure und rare Matall aus. Auf dem chemischen Elektrolyt, wenn man so will auch als Speichermedium zu bezeichenen, liegt der zweite Forschungs-Schwerpunkt. Seine Zusammensetzung und Quantität legen die speicherbare Energiemenge fest. Derzeit sind bei den Fahrzeug-Akkus ausschließlich flüssige Elektrolyte in Gebrauch, künftig sollen stattdessen aber feste Materialien eingesetzt werden.

Ein Vorteil der sogenannten Feststoff-Batterie ist ihre extrem erschwerte Entflammbarkeit – ­eine Eigenschaft, die aber wie erwähnt schon die „Blade“-Batterie von BYD erfüllt. Allerdings sollen die Feststoff-Akkus zumindest laut Ankündigungen bis zu 30 Prozent mehr Reichweite und etwa die halbe Ladezeit ­einer derzeit gebräuchlichen ­Li-Ionen-Batterie aufweisen. Nissan und VW wollen sie ab 2025 verfügbar haben, auch Ford, BMW und Mercedes arbeiten mit Hochdruck an einer Produktionsreife – womit allerdings meist Pilotanlagen für die industrielle Testfertigung gemeint sind, nicht die serielle Verfügbarkeit in Fahrzeugen. Für die dürften mindestens weitere drei bis fünf Jahre einzukalkulieren sein – sofert das Pilotprojekt zufriedenstellend verläuft und auch kostenseitig entspricht.

Selbst mit allen positiven Ansätzen lässt sich allerdings die Physik nicht überlisten: Im Elektrolyt findet der Transport der Ionen und Elektronen zwischen den Elektroden statt – was zwar optimier- aber nicht beliebig steigerbar ist. Den Super-Akku mit 800 Volt-Technologie, 1000 Kilometern Reichweite und einer Ladezeit von fünf Minuten wird es also auch in Zukunft wohl eher nicht geben. Trotzdem sind die Verantwortlichen zuversichtlich, was die Entwicklung angeht. „Die Akku-Technik steckt noch in den Kinderschuhen. In zehn Jahren werden wir über die Batterie, die wir heute kennen, lachen“, meint etwa David La­brosse, Leiter der Produktentwicklung bei Kia.

Abgesehen von den naturwissenschaftlichen sprechen aber auch rein ökonomische Gründe für eine Entwicklung in kleinen Schritten: Meldungen über eine preisliche Batterie-Revolution eignen sich hervorragend zum Füllen von medialen Sommerlöchern – doch niemand wird sein jetziges Angebot dadurch sabotieren, zeitnah eine bessere und gleichzeitig billigere Variante in Aussicht zu stellen und die aktuellen Modelle so zu unverkäuflichen Ladenhütern zu machen. Was auch ein baldiges Sinken des Preisniveaus für E-Autos eher unwahrscheinlich scheinen lässt: Zumindest bei den europäischen Marken sind auch in einigen Jahren Reduzierungen der Listenpreise nur theoretisch möglich. Selbst bei Gegenrechnung der Inflation derselben Zeitspanne in gnädiger Höhe wird das aktuelle Preisniveau – von temporären Aktionen abgesehen – eher bestehen bleiben.

Dazu kommt, dass sämtliche der neuen derzeit in Europa geplanten und erst in den nächsten Jahren in der Lieferkette effektiv werdenden Batterie-Fabriken auf die aktuelle und kostspielige Lithium-Ionen-Technik setzen. Die auf mindestens zehn Jahre ausgelegten Investments schließen einen Produktionswechsel in dieser Zeit praktisch aus. Bis dahin dürfte die schnellere und flexiblere Entwicklung in China bereits die tatsächlich deutlich günstigere Natrium-Ionen-Batterie zum Standard erhoben haben. Die wirtschaftlichen Gründe dafür ergeben sich durch die Preissteigerung für industriell verwendbares Lithiumcarbonat um zirka das Fünfzehnfache auf derzeit über 80 Euro je Kilo. Bereits im kommenden Jahr dürfte BYD die lithiumfreie Technik in den kompakten Modellen Dolphin und Seal auf den Markt bringen, die noch in der Pipeline befindlichen Kleinwagen und Kompakt-SUV werden voraussichtlich schon damit starten. Sozusagen als Nebeneffekt wird eine deutliche Steigerung der Energiedichte bei Natrium-Ionen-Akkus kolportiert.

Bei so viel Entwicklungspotenzial stellt sich naturgemäß die Frage, was der Vorreiter der Elektromobilität, Tesla, im Köcher hat. Die Antwort fällt vergleichsweise simpel aus, spricht aber ebenfalls für die Praxis der kleinen Schritte: Das US-Unternehmen setzt weiterhin auf seine Rundzellen – und das mit gutem Grund: Besonders beim On-Board-Stromverbrauch liegen seine Modelle gemessen am Leistungsoutput in praktisch allen Vergleichen vorne. Tesla will aber für die nächste Generation der Rundzellen deren Format von 2,1 mal 7,0 Zentimeter auf 4,6 mal 8,0 Zentimeter erhöhen, Elektroden und Flüssigkeitselektrolyt bleiben unverändert. Auch BMW schwenkt auf diesen Kurs: Münchens „Neue Klasse“ wird 2025 ebenfalls mit der so gesehen „klassischen“ Rundzellen-Technik starten.

Foto: Werk

Dieser Artikel erschien zuerst in der Printausgabe ALLES AUTO 09/2023