WANDERAUSSTELLUNG ANTRIEB ZUKUNFT - Phaeno

Exponat 4
Batterie der
Zukunft
Anwendungstext im Exponat 4
Batterie der Zukunft
Spannungsfeld Batterietechnik
Der günstige, Schnellsprint-Sicherspeicher für Langstrecken
– die Übermorgenbatterie hat viel zu tun: Kosten, Gewicht,
Energieinhalt, Lebensdauer, Ladezeit und Sicherheit – schon
bis 2015 sollen die elektrischen Auto-Antreiber deutlich fitter
sein. Dafür tüfteln Fraunhofer-Forscher an neuen Materialien
und deren Elektrochemie, je nachdem, welche Rohstoffe und
wie viel davon künftig vermutlich zu haben sein wird. Ob das
Zauberwort dann weiterhin „Lithium-Ionen-Technik“ heißt?
Dafür gibt es noch viele Hürden zu bewältigen.
Anforderungen
Energie- und Leistungsdichte
Vorbild Skifliegen: Was schafft ein Energiespeicher pro Größe und
Gewicht?
Per stop and go in die Zukunft bummeln wegen ständiger
Ladestopps? Womöglich mit großen Batterien, die einer
Treckerkarosserie Ehre machen? Die Übermorgenbatterie sieht
anders aus. Sie liefert viel Energie und ist möglichst schlank
und leicht – genau wie ein Skispringer. Wie er muss die Batterie
ihre Energie in angemessen kurzer Zeit mobilisieren. Nur
so kann ein Elektroauto wie gewünscht beschleunigen. Dabei
gibt die Energiedichte an, wie viel Energie eine Batterie im
Vergleich zu ihrem Gewicht speichert, und die Leistungsdichte,
wie viel Energie der Speicher pro Zeit und Gewicht abgeben
kann.
Kosten
Nicht billig, aber viel Wert: Das teuerste Stück Elektroauto
Batt’ries are the Girls’ best Friend – so würde Marilyn Monroe
heute hauchen. Tatsächlich ist eine Batterie fürs Elektroauto
wertvoll wie ein Diamant: Sie kostet etwa so viel wie ein
Kleinwagen, je nach Preis für Rohstoffe und Fertigung.
Mit 350 bis 650 Euro ist man dabei – pro Kilowattstunde
allerdings. Davon braucht es etwa 20–40, um längere Strecken
von ca. 200 Kilometern fahren und das Auto im Winter auch
noch heizen zu können. Seit gut zehn Jahren werden Lithium-
Ionen-Batterien zwar günstiger. Und vermutlich sinkt der Preis
auch weiterhin. Doch selbst optimistisch geschätzt bleibt der
Energiespeicher wohl das teuerste Stück Eektroauto – The
Girls’ best Friend von morgen eben.
Zyklenfestigkeit und Lebensdauer
Auf und nieder, immer wieder: Wie oft und lang hält eine Batterie
das aus?
Ein Auto hält gut ein Jahrzehnt, für diese Spanne ist es
jedenfalls ausgelegt. So lange sollte auch die Batterie tüchtig
sein und dabei immer wieder neu Strom abgeben und
aufnehmen können – und Letzteres möglichst schnell. Sie
muss lange leben und zyklenfest sein, wie der Fachmann sagt.
Dafür müssen Forscher und Techniker ganz schön jonglieren:
Soll das Auto pro Ladung weit fahren, ist es mit von-Null-auf-
Hundert vorbei. Sprintet der Wagen dagegen los, kostet das
Reichweite. Ganz zu schweigen, dass eine Batterie kurzfristige
Leistungsspitzen aushalten muss: etwa beim Bremsen, wenn
Energie geballt rückgeführt wird.
Sicherheit
Fraunhofer-Forscher arbeiten am richtigen Sicherheitskonzept
Leistung top – aber nicht ohne Risiko: Lithium-Ionen-Akkus
mit einem flüssigen Elektrolyt könnten auslaufen. Zum
Beispiel, wenn dessen Hülle bei einem Unfall Schaden nimmt.
Sie zu überladen, zu stark zu entladen oder eine Überhitzung
können auch gefährlich sein. Vor allem wenn es dann zu einem
„thermischen Runaway“ kommt – wenn die Temperatur
in einer einzelnen Zelle unkontrolliert auf über Hundert Grad
hochkocht: Die Elektroden zersetzen sich und reagieren mit
dem Elektrolyten. Dabei wird wieder Hitze frei. Der Separator
könnte schmelzen und es könnte einen „Kurzen“ geben
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