WANDERAUSSTELLUNG ANTRIEB ZUKUNFT - Phaeno

Groß in Sachen Automobil
Der Nickel-Metallhydrid-Akku steckt zum Beispiel seit 2005 im
Toyota Prius – zunächst mit 228 Einzelzellen und voluminös
wie ein Schrankkoffer und etwa 50 Kilo schwer, heute mit nur
noch 168 Zellen, aber immer noch fast einen Meter breit. Der
Akku im Honda Insight arbeitet sogar nur mit 84 Einzelzellen
und wiegt auch nur noch 20 Kilogramm. Als alleinige Antriebe
reichen diese Batterien allerdings bei weitem nicht aus: Beide
fahren vielleicht 1 bis 3 Kilometer weit – wenn nicht ein
Benzinmotor mit einspringt.
Lithium-Ionen-Batterie
Nummer 3 siegt – Die Zukunftsträchtige
Laptop, Digitalkamera, Auto, Akku-Schrauber: Wo viel tragbare
Energie gebraucht wird, ist die Lithium-Ionen-Zelle vorn
dabei. Der Akku auf Basis des dritten Elements im Periodensystem
kam Anfang der 1990er Jahre auf den Markt und soll
fürs Elektroauto den Durchbruch bringen: Im Mercedes-Benz
S-400-Hybrid ist er weltweit erstmals in Auto-Serie gegangen
– wenn auch erst einmal als „kleine“ Hybrid-Batterie.
Infoboxen
Die Anode
Eine Metalllegierung, in der Wasserstoff steckt. Der wird
oxidiert: Dabei werden negative Ladungen frei (Elektronen),
positiv geladene Wasserstoff-Teilchen (Protonen) und reines
Metall. Die Wasserstoff-Teilchen verbinden sich mit Teilchen
aus der Lauge zu reinem Wasser. Und die negativen Ladungen
machen die Anode zum Minuspol.
Was hat er, was anderen fehlt?
Lithium-Ionen-Akkus sind wahre Kraftbündel. Und sie entladen
sich kaum selbst. Das Auto bleibt startklar, auch wenn es
länger steht. Winterfrost und Sommerhitze? Kein Problem. Der
Akku arbeitet zwischen -30 Grad und +60 Grad zuverlässig.
Das schafft keine andere Batterie – zumindest theoretisch.
Denn auch manche Lithium-Ionen-Batterien schwächeln bei
extremer Temperatur und diese Einbußen können durchaus
dramatisch sein…
Die Kathode
Blech aus schwarzem Nickeloxid-hydroxid: Das Nickel löst sich
aus dieser Verbindung und geht eine neue ein. Dabei nimmt
es freie negative Ladungen auf. An der Kathode verschwinden
also negative Ladungen, was diesen Pol positiv macht.
Der Elektrolyt
In dem Akku schwappt 20-prozentige Kalilauge. Achtung –
extrem ätzend!
Der Separator
Kalilauge ätzt sehr stark. Die Trennschicht zwischen Anode
und Kathode muss das aushalten können. Wie beim Nickel-
Cadmium-Akku ist der Separator ein Kunststoffvlies.
Wo hapert es dann noch?
Die Lithium-Ionen-Batterie will „gestreichelt“ werden: So
braucht es eine spezielle Schutzschaltung, um Überladungen
und Tiefentladungen abzufangen. Außerdem muss ein recht
enger Temperaturbereich eingehalten werde, wenn die
Batterie über zehn Jahre und ca. 3.000 Lade- und Entladezyklen
lang funktionieren soll. Ein weiterer Punkt sind die
Kosten: Für den Einsatz im Auto müssen es sehr hochwertige
Lithium-Ionen-Zellen sein. Hier ist allerdings Besserung in
Aussicht: Während bei der Nickel-Metallhydrid-Konkurrenz
das Preis- und Entwicklungspotenzial bereits am Ende ist, sind
die Möglichkeiten des Lithium-Ionen-Akkus noch lange nicht
ausgeschöpft.
Exponat 3 - Geschichte und Grundlagen der Batterie
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