Der Strecke verpflichtet
Kaum ein Bereich in der Automobilentwicklung steht gerade derart unter Strom wie die Batterietechnik. Die Nachrichten über neue Technologien, verbesserte Inhaltsstoffe der Akkus und geänderte Ladetechniken kommen kaum zur Ruhe. Dies alles sollen dazu führen, dass die Elektroautos auch beim Nachtanken eine echte Alternative zu den Verbrennern werden und die Reichweite steigt.

Der Strecke verpflichtet

Kaum ein Bereich in der Automobilentwicklung steht gerade derart unter Strom wie die Batterietechnik. Die Nachrichten über neue Technologien, verbesserte Inhaltsstoffe der Akkus und geänderte Ladetechniken kommen kaum zur Ruhe. Dies alles sollen dazu führen, dass die Elektroautos auch beim Nachtanken eine echte Alternative zu den Verbrennern werden und die Reichweite steigt.

Bei Elektroautos gibt es abgesehen von in den Hintergrund getretenen Motorleistungen und den Fahrdaten an sich insbesondere zwei Messgrößen, die zunehmend interessieren. Neben der maximalen Reichweite dreht sich alles um Ladegeschwindigkeit und Möglichkeiten, das Akkupaket in einer kürzestmöglichen Zeit wieder maximal erstarken zu lassen. Der chinesische Elektroautohersteller Nio hat in der vergangenen Woche seine neueste Batterietechnik vorgestellt, mit der eigenen Fahrzeuge zumindest auf dem Heimatmarkt China bereits ab November ausgestattet werden. Hierbei handelt es sich um einen 75-kWh-Akku, der in einer Mischung aus ternären Lithium- und Lithium-Eisenphosphat-Zellen besteht und das größere 100-kWh-Paket ergänzt. Bei den Hybridzellen der neuen Generation kommt auch die Anwendung der neuen Generation der Cell-to-Pack-Technologie zur Anwendung. Dank der patentierten Technologie verfügt die Batterie über eine größere Reichweite speziell bei kalten Temperaturen sowie eine genauere Berechnung des Ladezustandes.

China unter Hochspannung

Die neuen Technologien sollen den Elektroautos von Nio gerade bei kühlem und kaltem Wetter einen um bis 25 Prozent geringeren Reichweitenverlust garantieren. Die hybride Anordnung von ternären Lithiumzellen und LFP-Zellen nutzt die Vorteile dieser Zellen bei niedrigen Temperaturen maximal aus, um die Gesamtleistung der Batterie zu verbessern. Darüber hinaus heizt eine integrierte Heizung die Zellen gleichmäßig auf, um die Arbeitstemperatur der Batterie unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs aufrechtzuerhalten. Nios neu entwickeltes System für eine exakte Schätzung der Batteriezellen reduziert den Rechnungsfehler auf weniger als drei Prozent und erreicht damit das Niveau der SoC-Schätzung für ternäre Lithiumbatterien. Darüber hinaus ist die 75-kWh-Standardbatterie mit der neuen Generation der CTP-Technologie ausgestattet, welche die Herstellung und Montage um rund ein Zehntel vereinfacht, die Volumennutzung leicht erhöht und die Energiedichte um 14 Prozent auf 142 Wh/kg steigert.

In China gibt es nicht nur bei Nio neue Akkuentwicklungen. Akkuhersteller CATL hat vor kurzem die ersten Natrium-Ionen Akkus vorgestellt. Ein Vorteil ist, dass die Kathode aus Natrium besteht, was ein umweltfreundliches Material ist. Die Leistungsdaten mit 160 Wattstunden pro Kilogramm, einem Aufladen zu 80 Prozent in 15 Minuten und eine Kapazität von rund 90 Prozent bei minus 20 Grad Celsius. Sobald die Zellen 2022 in Volumenfertigung gehen, sollen die Kosten auf 25 bis 35 Euro pro Kilowattstunde sinken. Der chinesische Autobauer GAC will neue Wunderakkus in seinem neuen Aion V verbauen. Die sogenannte Graphen-Technologie ist eine Variante des Kohlenstoffs, bei dem die Moleküle in anstelle einer Kettenform in einer Wabenstruktur miteinander verbunden sind. Bislang war die Herstellung dieses Materials sehr aufwendig und teuer. Aufgrund einer neuartigen 3DG-Produktionstechnologie will GAC die Kosten auf ein Zehntel reduziert haben. Wenn das alles wie vorgesehen klappt, soll zum Beispiel ein 100-Kilowattstunden-Akku mit einem 600-Ampere-Hochleistungsladegerät innerhalb von acht Minuten auf eine Kapazität von 80 Prozent aufgeladen sein. Allerdings ist für diese Art des Blitz-Stromtankens eine sehr hohe Leistung nötig, die eine hohe Anforderung an das Stromnetz stellt.

Feststoffakkus

Ebenfalls aus dem großen asiatischen Land kommen die Energiespeicher, die den elektrischen Sportwagen Piëch "Mark Zero" rund 500 Kilometer weit bringen sollen. Das chinesische Unternehmen Desten hat Akkus entwickelt, die sich weder bei Vollgasetappen noch beim Laden sich auf mehr als 15 Grad erwärmen sollen. Dadurch ist eine aufwendige Kühlung überflüssig, was rund 200 Kilogramm Gewicht spart. Außerdem soll ein Schnellladen mit bis zu 350 kW möglich sein. Doch mit den Sald-Batterien (Spatial Atomic Layer Deposition) sollen die Akkus in weniger als 15 Minuten für mehr als 1.000 Kilometern Reichweite geladen werden. Wie der Name schon verrät, verbessert eine ultradünne Atombeschichtung der Zellen den Ionen-Fluss zwischen Anode sowie Kathode deutlich und wirkt sich auch positiv auf die Langlebigkeit aus. Was diese Technologie so interessant macht, ist die Tatsache, dass das elektrische Rad nicht neu erfunden wird. Letztendlich sind diese Akkus, die von den deutschen Fraunhofer-Instituten und der staatlichen niederländischen Forschungseinrichtung The Netherlands Organisation (TNO) eine Weiterentwicklung der aktuellen Lithium-Ionen-Batterien.

Akkutechnik Nio (Foto: Nio)	CATL Natrium Akku (Foto: press-inform / CATL)	BMW-Akkutechnik Generation 5 (Foto: BMW)
(Foto: Nio)	(Foto: press-inform)	(Foto: press-inform / Volkswagen)

Als gesetzt gelten Feststoffbatterien, die viele Hersteller ab Mitte des Jahrzehnts sukzessive einführen wollen. Volkswagen intensiviert seine Zusammenarbeit nebst entsprechender Beteiligung am US-Start-Up Quantumscape. Die Vorteile dieser Akkus sind mit bis zu 100 000 Zyklen eine deutlich längere Lebensdauer, dass das Elektrolyt so gut wie nicht entzündlich ist und eine größere Energiedichte gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien bietet.

(Foto: Ford)

(Foto: Nio)

(Foto: press-inform / BMW / Mini / Bernhard Limberger)