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# taz.de -- Energiespeicher für E-Fahrzeuge: Neue Elektrolyte für Batteriezel…
> Forscher wollen die Energiedichte von Batterien für E-Autos mit neuen
> Elektroden- und Elektrolyt-Materialien erhöhen. Auch die Sicherheit
> spielt eine Rolle.
Bild: Lithium-Batterien bei der Daimler-Tochter Accumotive im sächsischen Kame…
Berlin taz | Elektrofahrzeuge gelten als aussichtsreiche
Zukunftstechnologie. Eine Schwachstelle sind bisher allerdings die
Stromspeicher. „Wenn man die Energiedichte heutiger Elektrobatterien mit
der von Sprengstoff vergleicht, sind wir vielleicht auf dem Niveau von
Schwarzpulver“, sagt Energie-Wissenschaftler Christian Doetsch. „Wir
brauchen jedoch Dynamit.“ Jahrhunderte wird der Entwicklungssprung diesmal
wohl nicht dauern. Woran arbeiten die WissenschaftlerInnen derzeit?
Die gängigen Batterien beispielsweise für Kameras, Laptops, Smartphones und
Elektroautos basieren auf der Lithiumionen-Technologie. Für kleine Geräte
mit geringem Stromverbrauch mögen sie ausreichen. Um Fahrzeuge über weite
Strecken zu befördern, speichern sie jedoch nicht genug Energie. Weitere
Nachteile sind ihre zu großen Ausmaße und die mangelnde Sicherheit.
Fehlerhaft produziert oder falsch verwendet können Handy-Akkus überhitzen
und Schwelbrände auslösen. Auch Elektrowagen haben schon Feuer gefangen,
weil sich die Batterien entzündeten. „Wollen wir Dynamit im Smartphone oder
E-Auto herumtragen oder -fahren?“, fragt Doetsch deshalb. Er arbeitet als
Professor an der Uni Bochum und leitet die Energie-Abteilung beim
Fraunhofer-Institut Umsicht.
Eine der vielen Forschungsfragen lautet nun: Welche alternativen
Materialien eignen sich als Elektrolyt in den Batterien besser als die
heute verwendeten Substanzen? „Eine mögliche Lösung sowohl für das
Sicherheits- als auch das Energiedichte-Problem besteht darin, flüssige
durch feste Elektrolyte zu ersetzen“, erklärt Christian Doetsch.
Grundsätzlich funktionieren Lithiumionen-Batterien so: Beim Laden fließen
innerhalb der Zelle Lithiumionen zur negativ geladenen Elektrode. Beim
Entladen gibt diese Elektronen über den externen Stromkreis an den positiv
geladenen Pol ab.
Als Elektrolyt zwischen den Polen verwendet man beispielsweise mit Salzen
versetzte Lösungsmitteln. Statt dieser ließen sich aber auch feste Stoffe
einbauen, die die Brandgefahr herabsetzen.
## Kunststoff oder Glaskeramik
Feste Elektrolyte bilden auch einen Ansatzpunkt, um die Energiedichte zu
erhöhen. „Dabei erscheint die Lithium-Festkörper-Technik aussichtsreich.
Der Elektrolyt bestünde dann nicht wie heute aus flüssigem Material,
sondern etwa aus Kunststoffen oder Glaskeramik“, sagt Kai-Christian Möller,
der Vizesprecher der Fraunhofer-Allianz Batterien. „Diese Entwicklungen
stecken allerdings noch im Laborstadium.“
Bis die neue Technik marktfähig ist, kann es noch Jahre dauern. Vorher wird
es wohl zu Effizienzsteigerungen beim bisherigen Verfahren kommen. Möller
schätzt, dass „die Lithiumionen-Technologie noch nicht ausgereizt ist.
Verbesserte Kohlenstoff-Silicium-Komposite für die Anode und neue
Lithium-Metalloxid-Verbindungen für die Kathode versprechen höhere
Kapazitäten.“
Eine weitere Variante besteht darin, mit anderen Elektrolyt-Mischungen die
Voraussetzungen für höhere Zellspannung und Energiedichte zu schaffen.
„Infrage kommen hier neue Additive und Lösungsmittel“, sagt Matthias
Puchta, der beim Fraunhofer-Institut Iwes in Kassel arbeitet.
Während die bundesdeutsche Batterieforschung in den 1990er und frühen
2000er Jahre weitgehend brachlag, ist nun ein neuer Aufbruch zu spüren. Die
Automobilhersteller halten sich allerdings zurück. BMW, Daimler und VW
betreiben zwar Batteriefabriken, stellen aber keine Zellen her. Diese
kaufen sie bei asiatischen Produzenten wie Samsung oder LG, verkoppeln sie
zu Batteriepaketen und ergänzen sie mit Steuerungselektronik.
## VW baut Pilotanlage
VW hat immerhin entschieden, in Salzgitter eine Pilotanlage für die
Zellfertigung zu errichten. Ob daraus eine Produktion im großen Maßstaß
wird, steht in den Sternen. Bosch, einer der größten Autozulieferer
weltweit, will sich Anfang 2018 zu seinen Plänen äußern.
Die Konkurrenz ist schon weiter. Samsung und LG bauen in Polen und Ungarn
Zellfertigungen auf. Der chinesische Konzern CATL sucht offenbar nach einem
Standort in Polen. Warum aber sind europäische Unternehmen so
zurückhaltend, wenn es um den Einstieg in diese Kerntechnologie der
Elektromobilität geht?
„Lithiumionen-Zellen sind heute Massenware. Die Produktionskapazitäten
übersteigen die Nachfrage, und die Produzenten tun sich schwer, Gewinne zu
erwirtschaften“, so Möller. „Wenn die Zahl der hergestellten E-Fahrzeuge �…
wie erwartet – stark steigt, könnte die betriebswirtschaftliche Rechnung
aber attraktiver werden.“
Kürzlich gab es eine neue Nachricht. Ein Konsortium, das sich TerraE nennt,
will den Bau einer Fabrik für Zellen in der Bundesrepublik angehen. Dazu
gehören Firmen wie der Anlagenbauer Thyssen-Krupp, der
E-Transporter-Hersteller Streetscooter und der Zellproduzent Litarion.
Fraunhofer-Forscher Doetsch findet das richtig: „Europäische Unternehmen
sollten die Zelltechnologie beherrschen.“
31 Jul 2017
## AUTOREN
Hannes Koch
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Erneuerbare Energien
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