Sensationelle Werte Super-Akku für E-Autos soll schon bald serienreif sein
05.08.2024, 20:18 Uhr
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Mit Samsungs Feststoff-Batterie soll man Deutschland von Nordwest nach Südost ohne Tankstopp durchqueren können
(Foto: IMAGO/Michael Gstettenbauer)
Samsung kündigt die Serienproduktion eines Feststoff-Akkus an, der einen Turbo für E-Autos zünden könnte. Die Batterie soll 20 Jahre halten, Reichweiten von mehr als 900 Kilometern ermöglichen und in nur neun Minuten geladen sein. Unterdessen droht Deutschland bei der Batterieforschung den Anschluss zu verlieren.
Zu kurze Reichweiten, zu lange Ladezeiten und eine zu geringe Lebensdauer der Batterien bremsen derzeit Elektroautos noch aus. Doch schon bald könnten sie mit neuartigen Feststoff-Akkus Gas geben, die solchen Problemen die Rücklichter zeigen. Samsung hat auf der Messe SNE Battery Day 2024 bekannt gegeben, die Massenfertigung solcher Batterien ab 2027 aufnehmen zu wollen. Eine Pilot-Produktion sei bereits angelaufen, erste E-Auto-Hersteller hätten die Akkus laut "Interesting Engineering" schon getestet.
Fast 1000 Kilometer Reichweite
Die Festkörper-Batterie soll eine Reichweite von bis zu 965 Kilometern ermöglichen und eine Lebensdauer von 20 Jahren erreichen. Dazu ist der Akku laut Samsung in nur neun Minuten von 8 auf 80 Prozent geladen, was eine "beispiellose Eigenschaft" sei. Möglich sei die rasante Ladezeit durch die Optimierung des Lithium-Ionen-Übertragungsweges und einen geringen Widerstand, schreibt das Unternehmen.
Samsung möchte bei den E-Auto-Akkus Branchenführer werden.
(Foto: Samsung IDS)
Warum nicht bis auf 100 Prozent? Tiefentladungen auf 0 Prozent schaden Batterien ebenso wie schnelles Auftanken über 80 Prozent. In diesen Bereichen nehmen Akkus daher wesentlich langsamer Energie auf. Einige Smartphone-Hersteller ermöglichen deshalb in den Einstellungen, nicht darüber hinaus zu laden, um die Batterie zu schonen.
Der neue Akku hat einen prismatischen Formfaktor, ist als also eckig und flach. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien sind die Pole nicht oben, sondern seitlich angeordnet. Damit sollen Energieeffizienz und Kühlleistung verbessert werden.
Keine Anoden
Samsung setzt außerdem eine Architektur ein, die als Cell-to-Pack (CTP) bezeichnet wird. Dabei werden die Zellen direkt in das Batteriepack integriert, statt Module zu verwenden. Zusätzlich hat der neue Akku keine Anoden. Normalerweise speichern sie Ionen, während die Batterie geladen wird. Im Betrieb fließen die Ionen von der Anode durch einen Elektrolyten zur Kathode (Stromkollektor).
Wie eine anodenfreie Batterie funktionieren kann, haben kürzlich Forschende der University of Chicago in einer Studie beschrieben, die bei "Nature Energy" veröffentlicht wurde. Bei ihrem Konzept werden die Ionen auf einer elektrochemischen Abscheidung von Alkalimetall direkt auf dem Kollektor gespeichert.
Enorme Energiedichte, aber sicher
Insgesamt soll die Anzahl der Komponenten um 35 Prozent und das Gewicht um 20 Prozent geringer als bei einer herkömmlichen Bauweise sein. Damit erreicht der Akku eine Energiedichte von 500 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg), was rund 40 Prozent mehr als aktuell von Samsung hergestellte E-Auto-Batterien erreichen.
In einem Feststoff-Akku wird statt eines flüssigen ein fester Elektrolyt verwendet. Samsung verwendet ein Oxid, Alternativen sind Polymere beziehungsweise organische Elektrolyte und Sulfide oder Thiophosphate. Damit bieten die Batterien nicht nur höhere Energiedichten und schnellere Ladezeiten, sondern sie sind auch sicherer. Das heißt, das Brandrisiko ist wesentlich geringer.
Noch zu teuer für Normalos
Kaum erstaunlich, dass Autobauer möglichst bald Akkus mit diesen Eigenschaften in ihren Fahrzeugen einsetzen möchten. Der große Nachteil von Samsungs Feststoff-Batterie ist allerdings, dass ihre Herstellung noch sehr teuer ist. Deswegen soll sie zunächst im "Super-Premium"-Segment verwendet werden.
Um die Massenfertigung vorzubereiten, hat Samsung eine Pilot-Anlage gebaut, die bereits kleine Serien produziert. Erste Chargen seien bereits an Autohersteller zum Testen geschickt worden und die Rückmeldungen seien positiv, so Samsung.
Samsung hat Konkurrenz
Die Südkoreaner sind nicht die Einzigen, die die Serienfertigung von Feststoff-Akkus planen. Unter anderem ist Toyota im Rennen, das sich dafür mit dem Energiekonzern Idemitsu Kosan zusammengetan hat und ebenfalls 2027 groß loslegen möchte.
Laut "Notebookcheck" haben auch die Japaner mit den hohen Herstellungskosten zu kämpfen, weshalb ihre Festkörper-Batterie zunächst in den Luxus-Fahrzeugen der Marke Lexus zum Einsatz kommen soll. Nissan ist ebenfalls mit von der Partie, 2028 plant der japanische Konzern, das erste E-Auto mit selbst entwickeltem Feststoff-Akku auf den Markt zu bringen.
Ein wichtiger Spieler ist als weltgrößter Lieferant von E-Auto-Akkus CATL. "Electrive" zufolge forscht das chinesische Unternehmen bereits seit mehr als einem Jahrzehnt und inzwischen mit mehr als 1000 Mitarbeitern an Feststoff-Batterien. Zunächst soll CATL die Serienproduktion erst 2030 geplant haben, jetzt möchten die Chinesen 2027 wenigstens eine kleine Stückzahl herstellen.
Deutsche Autobauer kooperieren
Auch Deutschland hat zumindest auf Industrieebene erkannt, wie wichtig die Entwicklung von Feststoff-Batterien ist. Der dafür zuständige VW-Manager Frank Blome spricht laut ADAC sogar von einem "Endspiel" in der Akku-Technik, das jeder Konzern gewinnen wolle. 2025 möchten die Wolfsburger eine Pilotanlage in Betrieb nehmen. VW hat sich dafür mit dem US-Startup QuantumScape zusammengetan.
Mercedes-Benz kooperiert dem ADAC nach mit der taiwanischen Firma ProLogium, arbeitet aber auch mit dem US-Unternehmen Factorial Energy zusammen. Ford und BMW versuchen ihr Glück mit dem US-Feststoffzellen-Spezialisten Solid Power.
Know-how kann man einkaufen, aber man eignet es sich am besten selbst an, weshalb Forschung für die deutsche Industrie essenziell ist - nicht nur für Autobauer. Die Verbände KLiB, VCI, VDMA und ZVEI zitieren in einer gemeinsamen Erklärung eine Studie des Marktforschers Frost & Sullivan, wonach Batterien die wichtigste Technologie des 21. Jahrhunderts darstellen.
Bundesregierung streicht Förderung
Sie habe von allen verglichenen Technologien das größte Marktwachstum und gleichzeitig den höchsten Effekt auf das Wachstum vieler anderer Industrien, schreiben die Verbände. Ein technologisch souveränes und international wettbewerbsfähiges Batterie-Ökosystem habe daher einen enormen Einfluss auf die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands als Hightech-Standort.
Trotzdem hat die Bundesregierung die Förderung der Batterieforschung im Januar kräftig gekürzt. Laut Kompetenznetzwerks Lithium-Ionen-Batterien (KLiB) hat Forschungsministerin Bettina Stark-Watzinger (FDP) für dieses Jahr nur noch die Finanzierung laufender Projekte gestattet. Für 2025 soll sie die vorgesehenen Mittel von 155 auf 14 Millionen Euro zusammengestrichen haben. Aufgrund der Schlüsselrolle der Technologie für die Energiewende hätte dies "dramatische Konsequenzen für den Hightech-Standort Deutschland", steht in einem Brandbrief der führenden Wissenschaftler und Unternehmen der Branche an die Bundesregierung.
Die vorwettbewerbliche Forschungsförderung sei die Basis für die Erforschung neuer strategischer Batteriethemen wie Festkörper-Batterien und Natrium-Ionen-Batterien, schreiben die Industrieverbände in ihrer Stellungnahme. Sie erlaube die Untersuchung und Beurteilung technologischer Trends sowie das Aufgreifen neuer Forschungsfelder. Ohne diese Forschung sei eine starke Position Deutschlands im strategisch wichtigen Technologiefeld Batterie nicht realisierbar.
Quelle: ntv.de
