Elektromobilität braucht Batterien

Ein wichtiger Faktor für den Erfolg der Elektromobilität sind die Batterietechnologien. Aktuell gelangen vor allem Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz, die seit über 20 Jahren am Markt etabliert sind. Sie werden zunehmend verdichtet und der Anteil an inaktivem Material in der Batterie verringert. Ihre Leistungsfähigkeit und Lebensdauer sind aber nicht unbegrenzt steigerungsfähig.

Bei der Weiterentwicklung und Neuentwicklung von Batterietechnologien geht es vor allem um:

  • Erhöhung der Energiedichte zur Steigerung der Reichweite
  • Ladedauer
  • Temperaturverhalten (in einem Bereich von -20 bis +40 Grad Celsius)
  • Kosten
  • Sicherheit
  • Umweltverträglichkeit

Alternative Batterie-Modelle

Wissenschaftler forschen an Alternativen zur Lithium-Ionen-Batterie, den sogenannten Post-Lithium-Ionen-Technologien. Vielversprechende Kandidaten sind die Lithium-Schwefel- und die Lithium-Sauerstoff-Technologie, bei der Sauerstoff aus der Luft als Oxidationsmittel dient.

Vervielfachung der Reichweite

  • Die meisten Elektroautos kommen mit einem geladenen Lithium-Ionen-Akku etwa 200 Kilometer weit (Stand 2017).
  • Forscher hoffen, dass Lithium-Schwefel- und Lithium-Sauerstoff-Technologien die Reichweite verdoppeln bzw. vervierfachen können.
  • Die Lithium-Schwefel-Technologie wird wohl aber erst nach 2020, die Lithium-Sauerstoff-Technologie erst nach 2030 im großen Maßstab verfügbar sein.

Lithium-Schwefel-Batterie

  • Lithium-Schwefel-Batterien haben ein besseres Verhältnis von Energie zu Gewicht als Lithium-Ionen-Batterien, sind also bei vergleichbarer Energieleistung leichter.
  • Zudem steht Schwefel als Abfallprodukt der Ölindustrie in großen Mengen zur Verfügung. Er ist günstiger und weniger giftig als das bisherige Kathodenmaterial.
  • Beim Vergleich Energie zu Volumen schneidet allerdings aktuell die Lithium-Ionen-Batterie am besten ab. Sie nimmt am wenigsten Raum ein.

Lithium-Luft-Batterien noch am Anfang der Entwicklung

  • Lithium-Sauerstoff-Batterien dagegen nehmen sehr viel Raum ein und ihre Leistung ist bislang noch nicht ausreichend.
  • Die Lithium-Luft-Batterie besteht aus sehr vielen Komponenten, was sie sehr schwer macht. Außerdem verliert sie pro Ladezyklus über zehn Prozent Energie, sodass sie keine lange Lebensdauer hat.
  • Platzbedarf, Gewicht und geringe Lebensdauer machen sie momentan für den Einsatz in Elektroautos ungeeignet.