Die große E-Auto-Frage: Wer kann länger, braucht aber kürzer?

Wer kann länger, aber kürzer? Das ist die widersprüchliche Frage, die Batterie-Hersteller umtreibt. Denn Elektro-Autos, die nach wenigen hundert Kilometern stundenlang aufgeladen werden müssen, sind für eine umweltschonende Verkehrswende keine gute Werbung.  Sie müssen weiter fahren und schneller „betankt“ werden. Jetzt rollt eine US-Uni mit einer neuen Batterie an, die innerhalb von zehn Minuten geladen werden kann. 

Die US-Wissenschaftler um Chao-Yang Wang  von der Pennsylvania State University wollen das erreichen, indem die Akkus bei durchgehend 60 Grad betrieben werden. Die Forscher setzen auf eine alte Art Batterien: den Lithium-Eisen-Phosphor-Akkumulator (LEP-Akku), der allerdings nur 180 Wattstunden pro Kilogramm schafft. Bei modernen Nickel-Mangan-Kobalt-Akkus (NMK-Akkus) sind es etwa 250 Wattstunden. Für dieselbe Leistung müsste ein LEP-Akku also größer gebaut werden.

Das Team um Wang packt sie jedoch eng zusammen, weil LEP-Akkus weniger Wärme abgeben und insgesamt sicherer sind als die NMK-Kollegen.  Das Problem bei LEP-Akkus ist jedoch, dass sie bei niedrigen Außentemperaturen schnell an Leistung verlieren. Bei Null Grad Celsius beispielsweise verringert sich die Reichweite eines Autos mit LEP-Batterie um mehr als 40 Prozent.

Die Lösung: Eine dünne Nickelfolie zwischen den Batteriezellen erhitzt sich, wenn Strom hindurchfließt. Die Temperatur des Akkus steigt dann selbst bei leichtem Frost binnen einer Minute 60 Grad Celsius. Bei dieser Temperatur kann der Akku dann in 9,4 Minuten auf 80 Prozent seiner Kapazität geladen werden. Auch beim Fahren bleibt die Temperatur bei 60 Grad.

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Dies ermögliche Leistungsspitzen, die eine Beschleunigung „wie bei einem Porsche“ zulassen, erklärt Wang, und: „Durch die sehr schnelle Aufladung können wir den Akku verkleinern, ohne Sorge um die Reichweite.“ Bei warmen Außentemperaturen betrage die Reichweite des getesteten LEP-Akkus 290 Kilometer. Die Reichweite könne aber auf 400 Kilometer erhöht werden, wenn die Batterie vergrößert würde.

Zusammen mit anderen technischen Tricks werde es möglich, dass die Batterie bei einer täglichen Fahrtstrecke von 50 Kilometern 3,2 Millionen Kilometer durchhält. Billiger ist sie auch, weil sie kein seltenes, teures Kobalt enthält. 

Tesla will mehr Leistung aus einer Batterie holen

 In Grünheide bei Berlin wachsen unterdessen nicht nur Betonwände, sondern auch Leistungsträume. Tesla will in seiner dort geplanten Batteriezellenfabrik eine Massenproduktion eines neuen Zelltyps schaffen, der sechsmal mehr Leistung hat.  Die Fabrik soll auf dem Tesla-Areal neben der im Bau befindlichen Autofabrik entstehen.  

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Die Reichweite der Fahrzeuge mit dem neuen Zelltyp soll um 16 Prozent verlängert werden können. Zunächst soll das in Grünheide gebaute Model Y mit den dort gefertigten Batterien beliefert werden. 

Auch andere Autohersteller investieren massiv in Batteriefertigung. Volkswagen hatte im vergangenen Jahr bekanntgegeben, die Kapazität seiner geplanten Batteriezellfabrik in Salzgitter aufzustocken. VW will mit dem schwedischen Partner Northvolt eine Fertigung für Batteriezellen in insgesamt drei Linien aufbauen, Produktionsanlauf in Salzgitter soll 2024 sein.

EU genehmigt Milliarden-Subventionen für Batteriebau

Um den Rückstand speziell zu asiatischen Herstellern aufzuholen, dürfen zwölf EU-Mitgliedsstaaten jetzt 2,9 Milliarden Euro zuschießen, um die Fertigung von Batterien von der Rohstoffbeschaffung über die Produktion der Zellen und ihrer Systeme bis zum Recycling voranzutreiben. Die EU-Wettbewerbsaufsicht genehmigte jetzt das von Deutschland koordinierte Vorhaben, in dem 42 Unternehmen mitarbeiten, darunter Tesla Grünheide. Mit der Förderung sollen weitere neun Milliarden Euro private Gelder angelockt werden.