Das Versprechen einer neuen Generation kostengünstiger, langlebiger und vor allem schnellladender Akkus könnte zu der lang erwarteten Umstellung auf Elektrofahrzeuge führen.
Dieser Artikel wurde am 27. April 2021 veröffentlicht
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eeeeeNeben der begrenzten Reichweite ist es vor allem die Ladedauer von Elektrofahrzeugen, die eine breite Akzeptanz behindert. Während das Befüllen des Benzintanks eines herkömmlichen Fahrzeugs nur wenige Minuten dauert, nimmt das vollständige Aufladen der derzeit verfügbaren Elektrofahrzeuge bislang viel mehr Zeit in Anspruch. Wir stellen hier ein paar Unternehmen und Forschergruppen vor, die an neuen schnellladenden Akkus arbeiten. Graphen steht bei allen hoch im Kurs.

NanoGraf

NanoGraf ist ein Startup, das aus einem Forscherteam verschiedener US-Universitäten hervorgegangen ist, welches sich mit der Entwicklung von Materialien für Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation beschäftigt hatte. Unter dem Dach eines Unternehmens werden nun Anodenmaterialadditive auf Siliziumbasis erforscht und entwickelt. Damit wird die Kapazität des Akkus erhöht und die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Sekundärakkus nach vielen Lade-/Entladezyklen verlängert. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien leiden nach etwa 300 Lade-/Entladezyklen unter Kapazitätsverlusten, die sich aus der Zerstörung der Molekülstruktur ergeben. Mit der Technologie zum Umwickeln von Siliziumpartikeln mit Graphen ist es dem Unternehmen gelungen, die Batterielebensdauer auf 800 Lade-/Entladezyklen zu verlängern.

StoreDot

Zum ersten Mal wurden in einer Fabrik Batterien hergestellt, die in fünf Minuten vollständig aufgeladen werden können. Die neuen Lithium-Ionen-Batterien wurden von der israelischen Firma StoreDot entwickelt. StoreDot hat bereits seine extrem schnell aufladende Batterie in Telefonen, Drohnen und Elektrorollern demonstriert. Die 1.000 Batterien, die es jetzt produziert, sollen die Technologie nun Autoherstellern und anderen Unternehmen schmackhaft machen. Damit die Akkus in fünf Minuten vollständig aufgeladen werden können, würden jedoch viel leistungsstärkere Ladegeräte erforderlich sein als die heute Üblichen. Mit der verfügbaren Ladeinfrastruktur will StoreDot 2025 in fünf Minuten 150 Kilometer Reichweite in einen Autoakku pumpen können.

Skeleton

Um das Problem des langsamen Ladens zu lösen, hat ein estnisches Energiespeicherunternehmen namens Skeleton Technologies zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie zusammengearbeitet, um die Entwicklung eines Akkus für Elektrofahrzeuge abzuschließen, der in nur 15 Sekunden vollständig aufgeladen werden kann. Bei diesem Super-Akku handelt es sich um ein Hybridsystem, bei dem Standard-Lithium-Ionen-Zellen und die von Skeleton entwickelten Ultrakondensatorzellen zusammengeführt werden. Der Hauptfaktor, der den Super-Akku von ähnlichen Systemen unterscheidet, ist das gebogene Graphenmaterial, aus dem die Ultrakondensatoren hergestellt werden. Wie bei anderen Ultrakondensatoren verfügt der Super-Akku allerdings nicht über genügend Energiedichte, um Lithium-Ionen-Batterien vollständig zu ersetzen.

Eine Lithiumbatterie kann viel Energie speichern, aber sie hat eine relativ geringe Leistungsdichte, was sich in langen Lade- und Entladezyklen niederschlägt. Ultrakondensatoren werden über statische Elektrizität geladen und entladen, während Batterien durch eine chemische Reaktion geladen werden. Daher können Ultrakondensatoren viel schneller als chemische Batterien geladen und entladen werden und funktionieren viel länger, ohne sich zu verschlechtern. Ultrakondensatoren haben jedoch eine sehr geringe Energiedichte. Um die gleiche Energiemenge zu halten, müsste ein Speichergerät aus Ultrakondensatoren viel größer sein als ein Lithium-Ionen-Akku. Trotz der geringeren Energiedichte eignet sich der Super-Akku möglicherweise gut für Hybride, Plug-in-Fahrzeuge oder Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb. Es könnte die Primärbatterie in vollelektrischen Fahrzeugen während des Beschleunigens oder in anderen anspruchsvollen Situationen erhöhen. Theoretisch könnte dies die Batterielebensdauer verlängern und den Kühlbedarf aktueller Batteriepacks verringern.

Real Graphene

Die ersten Graphen-Akkus, die schon am Markt sind, kommen von der US-Firma Real Graphene. Allerdings gibt es sie nur in Form von Powerbanken, die andere mobile Geräte mit Strom versorgen. Sie laden mit der fünffachen Ladegeschwindigkeit herkömmlicher Powerbanken, und schaffen 1500 Ladezyklen im Vergleich mit den üblichen 300 bis 500. Wie der Name der Firma schon verrät, liegt auch hier das Geheimnis im Einsatz von Graphen. Trotz reduzierter Ladezeit und dem halben Gewicht traditioneller Akkus, bleiben Temperaturen während des gesamten Betriebs stabil.  In einem nächsten Schritt will Real Graphene in Shanghai Busse mit Graphenakkus ausstatten.


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