Toyota will 2027 ein Elektrofahrzeug auf den Markt bringen, das von einer neuartigen Festkörperbatterie angetrieben wird, welche die Reichweite einer vollen Aufladung gegenüber Lithium-Ionen-Batterien mehr als verdoppelt. Denn der japanische Automobilhersteller hat ein Lösung für das Problem gefunden, dass Festkörperbatterien bisher nur eine kurze Lebensdauer haben, was sie für E-Autos ineffektiv macht.
Toyota gab die Pläne kürzlich bei einer Pressekonferenz in einer Forschungsbasis in der Präfektur Shizuoka bekannt. "Wir haben hochwertiges Material gefunden", zitiert Nikkei Asia den Chief Technology Officer von Toyota, Hiroki Nakajima. "Wir werden mit dem Rest der Welt mithalten und es definitiv in der Praxis einsetzen." Der Automobilhersteller muss nun aber noch die nächste Hürde nehmen, nämlich den Aufbau einer Massenproduktion.
Bei Festkörper-Batterien bestehen beide Elektroden sowie der Elektrolyt aus festem Material. Beim Einsatz in Elektroautos können sie bereits in weniger als zehn Minuten wieder aufgeladen werden und ein Fahrzeug über eine Reichweite von 1.200 Kilometern antreiben. Das ist etwa 2,4-mal so viel wie herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien.
Heutige Festkörperbatterien nicht geeignet für E-Autos
Es ist jedoch bekannt, dass sich die Elektroden von heutigen Festkörperbatterien beim Aufladen immer weiter ausdehnen und zusammenziehen. Dies führt schließlich dazu, dass sich die Elektroden vom Material des Elektrolyten lösen und die Batterie beschädigt wird. Solche Festkörperbatterien können im besten Fall einige hundert Mal aufgeladen werden. Das ist weit weniger als mehrere tausend Ladungen, die für eine marktreife Batterie erforderlich wären.
Toyota ist derzeit führend auf dem Gebiet der Festkörperbatterien und hält weit über 1.000 Patente. Im Jahr 2020 testete Toyota einen Prototyp eines Elektroautos mit einer Festkörperbatterie. Der Autohersteller will die Batterien bis Mitte des Jahrzehnts in Hybridfahrzeugen einsetzen. Geplant ist die Entwicklung einer Festkörperbatterie, die mit einer Ladung von weniger als zehn Minuten eine Reichweite von rund 1.500 Kilometern ermöglicht.
Mit der derzeitigen Batterietechnologie schaffen Elektroautos pro nur deutlich kürzere Strecken als Benzin- und Hybridfahrzeuge. Toyotas Elektroauto bZ4X etwa hat eine Reichweite von etwa 600 Kilometern bei einer 30-minütigen Ladung. Der vollelektrische Ariya von Nissan Motor kommt mit einer 45-minütigen Ladung 380 Kilometer weit. Das Model Y von Tesla kann nach einer 15-minütigen Aufladung bis zu 260 Kilometer zurücklegen.
Bisher sind Festkörperbatterien viel zu teuer. Nach Angaben der japanischen Wissenschafts- und Technologiebehörde kostet die Herstellung dieser Art von Batterien derzeit mindestens 60.000 Yen (430 Dollar) pro Kilowattstunde. Das ist mehr als das vierfache der 14.000 Yen pro Kilowattstunde, die in der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien notwendig sind.
Installation zunächst in Luxusmodellen
Wenn die Automobilhersteller die frühen Stadien der Machbarkeit von Festkörperbatterien erreichen, "ist es sehr wahrscheinlich, dass sie in einer begrenzten Anzahl von Modellen installiert werden, etwa in Luxusfahrzeugen", sagte Hironori Kobayashi, leitender Forschungsmanager des Forschungsinstituts für elektrochemische Energie am japanischen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
Unternehmen weltweit forschen derzeit an Festkörperbatterien. Laut dem japanischen Forschungsunternehmen Fuji Keizai wird der Markt im Jahr 2040 ein Volumen von 3,86 Billionen Yen erreichen. Nissan etwa plant, bis zum Ende des Geschäftsjahres 2028 ein Elektrofahrzeug mit einer Festkörperbatterie auf den Markt zu bringen. BMW will bis 2025 ein Konzeptfahrzeug mit einer solchen Batterie vorstellen und dann bis 2030 in Serie produzieren.
Toyota hat im letzten Jahr weltweit nur etwa 20.000 Elektroautos verkauft, will aber den jährlichen Absatz bis 2026 auf 1,5 Millionen Einheiten und bis 2030 auf 3,5 Millionen Elektroautos steigern. Unterdessen steigert Toyota auch die Leistung seiner Lithium-Ionen-Batterien. Bereits 2026 wird das Unternehmen ein Elektroauto auf den Markt bringen, das mit einer 20-minütigen Ladung immerhin eine Reichweite von rund 1.000 Kilometern hat.
