Akkus im Mitsubishi i-MiEV

Stromkasten: Batterie der Zukunft

— 01.12.2011

Lösung mit Lithium-Luft

Die Batterie ist das Herzstück eines Elektroautos – und zugleich Forschungsobjekt Nummer eins. Jetzt deutet sich ein Durchbruch mit Lithium und Luft an. Allerdings wird es bis dahin noch ein bisschen dauern.

Das Elektroauto ist fertig. Modelle wie Mitsubishi i-MiEV (Foto) oder Nissan Leaf zeigen, dass Konstruktion und Betrieb keine Probleme mehr darstellen. Entscheidender Schwachpunkt aber sind noch immer die Akkus: Sie sind zu teuer und zu schwer, ermöglichen eine zu geringe Reichweite, haben zu lange Ladezeiten und zu große Temperaturempfindlichkeiten. Moderne Lithium-Ionen-Akkus, wie sie zum Beispiel im Leaf eingesetzt werden, wiegen 250 Kilogramm und mehr, ihre Energiedichte von rund 170 Wattstunden pro Kilogramm erlaubt eine Reichweite von maximal 160 Kilometern. Das reicht vielen Autofahrern zwar – aber nur für den Zweitwagen.

Mehr Infos: Hier geht es zu den Greencars

Der Karabag Fiat 500E fährt mit einer Lithium-Polymer-Batterie – so auch im großen AUTO BILD-Dauertest.

Um das batterie-elektrisch angetriebene Auto wirklich massentauglich zu machen, müssen leistungsstärkere Akkus entwickelt werden. Nach Zwischenlösungen wie Lithium-Polymer (wird bereits im Karabag new 500E eingesetzt) entsteht die nächste Akku-Generation auf Lithium-Schwefel-Basis. Sie könnte Reichweiten von bis zu 300 Kilometern ermöglichen (siehe Tabelle unten). Den endgültigen Durchbruch in der Akku-Technologie erwarten Forscher in gut zehn Jahren von der Lithium-Luft-Batterie. Hierbei wird die Kathode durch Sauerstoff aus der Umgebungsluft ersetzt. Als Anode dient metallisches Lithium. Das macht den Akku leichter und kompakter.

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Doch die Forscher stehen noch vor zahlreichen Herausforderungen. Nur eines der Probleme: Feuchtigkeit in der Luft kann zu einer explosiven Reaktion führen. Lithium-Luft-Akkus brauchen daher Schutz-Membranen, die Wasser zuverlässig abhalten, Sauerstoff aber durchlassen. Gelingt dies, ist die Energiedichte rund zehnmal höher als bei aktuell eingebauten Akkus. Und mit deutlich geringerem Gewicht wären dann Reichweiten von weit mehr als 500 Kilometern möglich. Allerdings ist Reichweite nicht alles. Ebenso wichtig sind eine lange Lebensdauer, hohe Ladefähigkeit, niedriges Gewicht und vor allem wettbewerbsfähige Kosten. Derzeit kostet allein die Batterie für ein E-Auto rund 10.000 Euro. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Projekte, die an einer Serienreife von Lithium- Luft-Akkus arbeiten, mit rund 5,6 Millionen Euro. In rund zwei Jahren soll klar sein, ob und ab wann Lithium-Luft-Akkus in E-Autos eingesetzt werden.
Energiespeicher für Elektroautos
Akku Energiedichte in Wattstunden/kg Gewicht in kg Reichweite in km in E-Autos
Lithium-Ionen * 170 150 160 seit 2007
Lithium-Polymer ** 180 70 95 seit 2010
Lithium-Schwefel 300 150 280 ab 2020
Lithium-Luft 1000 80 500 ab 2025
* = Werte vom Nissan Leaf; ** = Werte vom Karabag new 500E

Autor: Hauke Schrieber

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