Elektroauto Batterie und ihre Reichweite erreichen 500 Meilen

Elektroautos sind leise und besonders umweltfreundlich - aber sie kommen heute noch nicht weit. Spätestens nach 150 km ist Schluss. Damit Elektroautos Marktchancen gegenüber benzingetriebene Autos haben, brauchen sie eine erheblich größere Reichweite.

IBM könnte Abhilfe schaffen und ruft kürzlich ein Forschungsprojekt für die Elektroauto Batterie ins Leben. Dessen Name ist Programm: Battery 500 Project. Ziel ist, Batterien zu entwickeln, die ein Reichweite von 500 Meilen, also tatsächlich 800 km ermöglichen.

Energiedichte ist das Problem

Energiedichte der Akkus heißt das Problem. Die Energiedichte - das ist das Verhältnis von Energie, die ein Lithium-Ionen-Akku pro Gewichtseinhheit speichern kann, also Energie pro Kilo Akku - reicht nicht aus, um ein Familienauto mit einer Reichweite von 300 bis 500 Meilen zu bauen. Der Akku des Tesla Roadster etwa habe eine Energiedichte von etwa 150 Wattstunden pro Kilogramm. Gebraucht würde aber eine Elektroauto-Batterie, deren Energiedichte das Zehnfache und mehr beträgt.

Im Rahmen des Battery 500 Projektes sollen solche Elektroa-Akkus entwickelt werden. Das werden jedoch keine gewöhnlichen Lithium-Ionen-Akkus sein, wie sie heute eingesetzt werden, sondern Lithium-Sauerstoff-Akkus. IBM versteht die Lithium-Sauerstoff-Technologie noch nicht sehr gut. Sie steckt noch in den Kinderschuhen. Aber das wird sich in Zukunft ändern. IBM davon aus, dass es 2 - 3 Jahre Forschungsarbeit bedarf, um herauszufinden, ob diese Technologie die Vorgaben des Projektes erfüllen wird.

Neben IBM werden sich an diesem Projekt Almaden Research Center, mehrere Universitäten, darunter die Universität von Kalifornien in Berkeley, sowie Forschungslabore des US-Energieministeriums beteiligen.

Neue Akkus für Elektroautos

Auch das Fraunhofer-Institut startet Forschungsprojekt zu Lithium-Ionen-Akkus. Neue Akkus für Elektroautos wollen die Forscher von Fraunhofer-Instituten und Universitäten entwickeln. In drei Jahren soll eine Batterie für Elektroautos bereitstehen, die leistungsfähiger aber auch sicherer sein werde.

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) in Würzburg hat das Forschungsprojekt „Konzeptstudien für neuartige Lithium-Ionen-Zellen auf der Basis von Werkstoff-Innovationen“ (kurz: KoLiWIn) veranlasst. Zudem beteiligt sind die Fraunhofer-Institute für Werkstoffmechanik (IWM) aus Freiburg und für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) Dresdens sowie die Universitäten in Münster, Marburg, Ulm, Karlsruhe und Köln.

Sicherer, Schneller und dichter

Aufgabe und Ziel des Projektes ist die Entwicklung leistungsfähigerer Lithium-Ionen-Akkus. Neue Materialkonzepte zu entwickeln, die nicht nur ein schnelleres Laden und eine höhere Energiedichte bei den Akkus ermöglichen, sondern die Akkus vor allem auch sicherer machen, darum geht es. Immer wieder kommt es zu Unfällen mit explodierenden Akkus, etwa bei iPhones von Apple oder bei Notebooks.

Das Fraunhofer habe, in den letzten Jahren neue Materialien für polymere, nicht entzündliche Elektrolyte gefunden. Im Zuge des Forschungsprojektes wollen die Wissenschaftler nun aus den Komponenten - nanostrukturierten Kathoden, Anoden und Polymerelektrolyten - leistungsfähige, schnelle und sichere Akkus erforschen. Am Ende des auf 3 Jahre dauernde Projektes solle dann eine Batterie stehen, die in die Serienfertigung gehen könne.

Akkus für Elektroautos

Die neue Technologie bevorzugt für Elektrofahrzeuge gedacht. Leistungsfähige Autobatterien sind aber auch für mobile Endgeräte und bei der Stromerzeugung aus regenerativen Quellen gefragt, wo sie als Zwischenspeicher gebraucht werden. Nach Angaben des Forschungsministeriums konnten im Jahr 2006 bereits rund 15 % des mit Windkraft erzeugten Stroms nicht genutzt werden, weil keine geeigneten Stromspeicher zur Verfügung standen.

Eine leistungsfähige und sichere Elektroauto-Batterie sind ein erheblicher Faktor für den Erfolg von Elektroautos. Die Bundesregierung hat deshalb für den kürzlich vorgestellten Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität einen Großteil der bereitgestellten Forschungsgelder für diesen Zweck reserviert.

Nanotechnik kann das Zauberwort sein

Ein neuariges Material für leistungsfähigere und auch sichere Akkus in Elektroautos entwickelten jetzt Forscher des Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Der Stoff soll aus einer Synthese von Eisen-Kohlenstoff-Speichermaterialien sein.

Die Forscher sichern enorme Verbesserungen in punkto speicherbaren Energiemenge aber auch der Kosten zu. Bei dem zum patentgeschüzten Verfahren werden verschiedene Ausgangsmaterialien mit einem Lithiumsalz vermengt und dann zusammen erwärmt. Dabei kommt eine komplett neue Nanostruktur zustande, die dazu noch von Drähten aus Kohlenstoff durchzogen ist.

Diese Batterie könnte fünfmal besser sein wie Lithium-Ionen-Akkus

Die Energiespeicherfähikeit des neuen Materials, soll doppelt so hoch sein wie bei den derzeit verwendeten Akkus. Ein zusätzlicher Vorteil: Die Produktion ist relativ unkompliziert und somit kostengünstig. Gelingt es, das Potenzial, das dieses Material mit sich bringt, voll auszuschöpfen, wird die Speicherdichte der Elektroauto Batterie im Vergleich verfünffacht.

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