Kann ein Elektroauto-Akku acht Millionen Kilometer durchhalten?

Elektroauto-Akkus werden immer besser: Gingen Wissenschaftler und Autohersteller lange davon aus, dass die Energiespeicher nach spätestens 150.000 km teuer getauscht werden müssten, scheint einer Studie der Universität Stanford zufolge heute bereits die doppelte Lebensdauer möglich zu sein.

Weit darüber hinaus deuten die Forschungsergebnisse von kanadischen Wissenschaftlern, die mit neuartigen Kathoden im Lithium-Ionen-Akku experimentieren. Damit sollen Batterien möglich sein, die eine Laufleistung von acht Millionen Kilometern ermöglichen. Das entspricht einer Strecke von 200 mal um den Äquator – und käme dem Wunder-Akku schon ziemlich nah. Doch was ist dran?

Dieser Akku ist noch im Versuchsstadium, für die Serienreife dürften also noch Jahre vergehen. Die Erforschung dauerte übrigen auch deswegen so lange, weil die Tests an der Dalhousie Universität im kanadischen Halifax erst kürzlich abgeschlossen wurden. Für die rund 20.000 Ladezyklen benötigte man sechs Jahre.

Die daraus berechnet Laufleistung ist zwar nur theoretisch (einen regelrechten Akku gibt es noch nicht), aber gleichwohl erstaunlich. Bisher bringen weder Verbrenner noch E-Autos mit konventionellen Akku-Typen so etwas zustande. Worin unterscheidet sich die neue Bauweise davon? Offenbar handelt sich in erster Linie um eine neuartige Kathode. Sie wird als "Single Crystal Cathode" bezeichnet und besteht aus einem monokristallinen Block.

Demnach hat die Struktur des Metalls, das die Kathode bildet, einen Einfluss auf die Haltbarkeit eines Akkus. Metalle nehmen den festen Aggregatzustand in aller Regel als Polykristalle ein. Das heißt, sie bilden unter dem Mikroskop eine Kristallform, die aus uneinheitlichen Elementen mit variablen Abständen gebildet wird.

Die Wissenschaftler haben nun eine Kathode in Monokristallform geschaffen. Die anschließende Untersuchung soll gezeigt haben, dass die Kathode am Ende der sehr langen Testreihe nahezu unverändert war.

Üblicherweise weisen polykristalline Kathoden am Ende der Lebensdauer konventioneller Akkus – die dazu noch wesentlich kurzlebiger sind – eine hohe Porosität auf. Vergleichbare Erfahrungen gibt es etwa bei Photovoltaik: Solarzellen aus monokristallinem Silizium haben einen höheren Wirkungsgrad als polykristalline, sind allerdings teurer in der Herstellung. Eine weitere positive Eigenschaft, die bereits nachgewiesen wurde, ist die hohe Temperaturbeständigkeit, die gegen Brandgefahr bei Elektroauto-Akkus schützen würde.

Die Wissenschaftler bezeichnen die Ergebnisse als "vielversprechend".