Eine Forschergruppe aus Deutschland hat einen neuen Akku mit hoher Energiedichte zu entwickelt. Das bedeutet unter anderem mehr Reichweite für Elektroautos. Doch das ist längst nicht der einzige Vorteil.
Wie weit komme ich mit meinem Elektroauto? Das ist eine der wichtigsten Fragen vor dem Kauf eines E-Autos und oftmals auch der Grund, warum sich viele gegen ein Elektroauto und doch für einen Verbrenner entscheiden. Denn bei durchschnittlichen Reichweiten um 300 Kilometer pro Ladung ist das vielen zu unsicher.
Egal, ob diese Reichweitenangst berechtigt ist oder nicht: Sie ist real und schreckt Käufer:innen ab. Genau darum forschen Wissenschaft und Wirtschaft permanent an neuen Akku-Technologien. Einer Forschergruppe ist jetzt ein bedeutsamer Durchbruch gelungen.
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Mehr Reichweite für Elektroautos
Ein Team des Karlsruher Institut für Technologie und des Helmholtz-Institut Ulm hat einen neuen Lithium-Metall-Akku mit besonders hoher Energiedichte entwickelt. Das Besondere daran: Die hohe Energiedichte beeinträchtigt nicht die Lebensdauer der Batteriezellen.
Das bedeutet: Ein energiestarker Akku, der lange hält und sehr viel mehr Reichweite für Elektroautos bieten kann.
Der Akku bietet rekordverdächtige 560 Wattstunden pro Kilogramm, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aktivmaterialien. Zum Vergleich: Die besten vergleichbaren Lithium-Ionen-Batterien, die es derzeit gibt, weisen maximal 445 Wattstunden pro Kilogramm auf (bezogen auf das Gesamtgewicht der Aktivmaterialien).
Das bedeutet eine Steigerung von 25 Prozent.
Mehr Ladezyklen, weniger Verschleiß
Doch das ist eigentlich nur ein Nebeneffekt des neuen Akkus. „Die größte Errungenschaft dieser Arbeit ist der Einsatz des flüssigen Elektrolyt, der der Lithium-Metall-Elektrode 2.000 Ladezyklen ermöglicht“, sagt Stefano Passerini vom Helmholtz-Institut Ulm gegenüber BASIC thinking.
Auf ein Elektroauto mit Akkupack übertragen, könnte das 500 volle Ladezyklen bedeuten. Bei einem E-Auto mit 500 Kilometer Reichweite würde dies wiederum auf eine Akku-Lebensdauer von 250.000 Kilometern hinauslaufen.
Geringere Anfälligkeit für Kurzschlüsse
Doch normalerweise haben Lithium-Metall-Batterien einen entscheidenden Nachteil: Sie sind anfällig für Kurzschlüsse, was nicht nur die Lebenszeit der Batterien beeinflusst, sondern auch die Sicherheit.
Genau das Problem konnte das Forschungsteam mit seinem Akku aber im Labor lösen. Möglich macht das eine neue Kombination aus Materialien und Elektrolyt. Beim Kathodenmaterial setzte das Team viel Nickel und relativ wenig Kobalt ein und kombinierte dies mit einem ionischen Flüssigelektrolyt.
88 Prozent Leistung nach 1.000 Ladezyklen
Diesen neuen Akku testete die Forschergruppe über 1.000 Ladezyklen hinweg. Danach lag die Leistung noch bei 88 Prozent. Das ist ein extrem gutes Ergebnis, wenn man bedenkt, dass die besten Lithium-Ionen-Akkus mit 350 Wattstunden pro Kilogramm nach 600 Ladezyklen bei maximal 75 Prozent Leistung liegen.
Auch der coloumbische Wirkungsgrad (das Verhältnis von entnommenen Amperestunden zu eingeladenen Amperestunden) liegt bei 99,94 Prozent. Dies könnte neue Möglichkeiten für Elektrofahrzeuge bieten.
Leichtere E-Bikes und Elektroflugzeuge
Elektroautos könnten dadurch mehr Reichweite bekommen. Eine andere Option wäre es, die aktuellen Reichweiten beizubehalten, dafür aber kleinere Akkus zu bauen.
Ein Anwendungsbeispiel dafür wäre etwa, E-Bikes oder E-Scooter mit kleineren Akkus auszustatten. Die Fahrzeuge würden dann entsprechend viel leichter sein, was vor allem E-Bikes noch alltagstauglicher machen könnte.
Doch auch andere Verkehrsmittel könnten von derartigen Akkus profitieren. Denkbar wäre etwa der Einsatz in Flugzeugen oder auch LKW, die bislang an den kurzen Reichweiten und hohem Gewicht von Akkus scheitern.
Ob das alles aber wirklich umsetzbar ist, will das Forschungsteam jetzt testen. Denn sie müssen zunächst beweisen, dass die Ergebnisse aus dem Labor auch im Industriemaßstab skalierbar sind.
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