1000 Kilometer Reichweite durch "bipolare" Akkus?

8. Mai 2017, 15:06 Uhr
Herstellung der Bipolar-Elektrode. Bild: Fraunhofer IKTS.
Herstellung der Bipolar-Elektrode. Bild: Fraunhofer IKTS.
Die Reichweite stellt noch immer das große Problem bei der Akzeptanz von Elektroautos dar. Eine relevante Größe ist in diesem Kontext der Platzbedarf der Akkus. Die neue Technik von Fraunhofer IKTS ist die Stapelung großflächiger Zellen übereinander. Angestrebt werden damit Reichweiten von 1.000 Kilometern.

Normalerweise bestehen die Akkus in Elektroautos wie etwa beim bekannten Beispiel Tesla aus Tausenden einzelner Standardzellen mit jeweils einzelnem Gehäuse und dies oft auch noch in runder Form. Gehäuse, Überwachung und Verkabelung so vieler Zellen nehme dabei teilweise mehr als 50 % des Gesamtraums des Akkus ein, da sie nicht so dicht wie theoretisch möglich gepackt werden können. Außerdem führt dies zu erhöhten Verlusten durch die unvermeidbaren Widerstände.

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden hat mit Partnern unter dem Markennamen EMBATT ein sogenanntes von Brennstoffzellen bekanntes „Bipolar-Prinzip“ auf die Lithium-Akkus übertragen. Die Zellen sind hier großflächig direkt übereinandergestapelt. Der erhöhte Aufwand für Gehäuse und Kontaktierung entfällt daher, was kleinere Akkus bei gleichem Platzbedarf oder umgekehrt eine größere Akkukapazität und damit mehr Reichweite pro Auto ergibt und zudem die Akku-Eigenschaften verbessert.

Bei der verwendeten Bipolar-Elektrode handelt es sich eine metallische Folie, die beidseitig mit keramischen Speichermaterialien beschichtet wird. Eine Seite ist dabei Anode und die andere Kathode. Durch Schichtung ergibt sich ein Mehrzellenaufbau mit extrem niedrigen Übergangswiderständen, guter Wärmeleitung, weniger individuellen Zellen und somit deutlich niedrigerem Überwachungsaufwand. Der damit verbundene Nachteil ist, dass einzelne Zellen nicht ausgetauscht werden können, sondern nur noch ganze Akkublöcke. Doch wird dieser Nachteil entschärft dadurch, dass ein Auto-Akku nicht als ein monolithischer Block gefertigt werden dürfte, sondern aus mehreren Blöcken aufgebaut wird, allein schon um auf die nötige Zellenzahl und damit Gesamtspannung zu kommen. Erste Tests im Fahrzeug werden bis 2020 angestrebt.
 
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