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Batteriezellen-Forschung für E-Autos auf dem Vormarsch

Sie befinden sich in Smartphones und in Elektrofahrzeugen: Lithium-Ionen-Akkus konnten sich als mobile Stromspeicher etablieren. Doch Ingenieure und Entwickler suchen bereits nach der Technologie von morgen.

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Der Energiespeichermarkt ist in Bewegung. Batterien und Energiespeichersysteme sind dank innovativer Technologien zunehmend in der Lage, große Mengen Energie aus erneuerbaren Quellen zu speichern. Das Potenzial, Strom aus Photovoltaik zu speichern oder zu verteilen, ist jedoch noch lange nicht ausgeschöpft.

Noch ist die Nachfrage nach E-Autos schwach. Das mag mit der sogenannten „Reichweitenangst“ zu tun haben. Die ist aber unbegründet und dürfte vor allem psychologischer Natur sein. Immerhin schafft es beispielsweise der neue VW-E-Golf auf eine Reichweite von rund 300 Kilometern anstatt wie bisher 190 Kilometer.

Schwergewichtiges Herzstück eines Elektroautos ist die Antriebsbatterie und bisher auch das Teuerste am gesamten Fahrzeug. Wobei die Bezeichnung „Batterie“ nicht ganz zutreffend ist, da Batterien sich bekanntlich nicht aufladen lassen. Der Begriff hat sich jedoch durchgesetzt.

Die Forschung in die „Batterie der Zukunft“ muss folgende Optimierungsziele erreichen: Hohe Ladekapazität, niedrigeres Gewicht und sparsamere Produktionsverfahren. Außerdem geht es um eine geringere Umweltbelastung – was einhergeht mit den ausreichenden Recycling-Möglichkeiten.

Aktuell ist die Recycling-Branche noch überwiegend mit dem Recycling ausgedienter Handy- und Laptop-Akkus ausgelastet. Die Kapazitäten der Recyclingbetriebe müssen daher parallel zu den wachsenden Absatzzahlen von E-Autos ausgebaut werden.

Bei den Kosten zeichnet sich ab, dass die Preise von Batterien deutlich schneller sinken als erwartet. Der Preistrend lässt sich durch steigende Verkaufszahlen von E-Autos und zunehmend optimierte Herstellungsverfahren erklären. Entscheidender Faktor sind aber die Kosten pro Kilowattstunde.

Derzeit kommen in Elektroautos nahezu ausschließlich Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Potential zur Verbesserung bietet zum Beispiel noch der Elektrolyt, die Flüssigkeit, durch die sich die geladenen Lithium-Teilchen hindurch bewegen. Normalerweise besteht sie aus organischen Lösungsmitteln. Der Nachteil ist, dass sie entzündbar sind. Sobald sich eine Batterie unter ungünstigen Bedingungen selbst überhitzt, wie kürzlich beim Galaxy Note 7 von Samsung, kann sie brennen. Wesentlich für die Zukunft ist deshalb die Feststoffbatterie auf Lithium-Basis. Und die ermöglicht eine weitaus kompaktere Bauweise.

Noch als „Zukunftsmusik“ kann man Elektroantriebe mit Brennstoffzelle und Wasserstoff-Tank bezeichnen. Klingt nach Science-Fiction? – Alles klang erst mal nach Science-Fiction.

Auch Volkswagen steigt in die Erforschung von Batteriezellen ein. „Wir gehen davon aus, dass die Batterie in Zukunft 40 Prozent der Wertschöpfung eines Autos ausmacht“, erklärte der Betriebsratschef Bernd Osterloh beim VW-Motorenwerk in Salzgitter gegenüber der Deutschen Presse-Agentur. „Die Frage ist, ob wir uns dabei komplett von Herstellern aus Asien abhängig machen wollen. Ich sage: Als Gewerkschaften und Betriebsräte wollen wir dies auf gar keinen Fall.“

Mit dem Reformprogramm „Zukunftspakt“ will Volkswagen die Ertragskraft seiner Kernmarke steigern. Für eine Produktion von Batteriezellen in Salzgitter gebe es eine Verpflichtung zur Serienfertigung, soweit dies wirtschaftlich tragbar sei, sagte Osterloh. Der Standort baut die Kompetenz zur Entwicklung der Zellen auf – das Herz der alternativen Antriebe.