KEM Konstruktion Automobilkonstruktion 02.2019

MAGAZIN
PORTRÄT
Bild: Asahi Kasei
„Die Bewegung von
Lithium-Ionen unterscheidet
sich stark – je nach Anwendung
in flüssigen oder festen
Elektrolyten. Wenn wir dieses
Phänomen verstehen,
können wir eine komplett
neue Batterietechnologie
entwickeln.“
Dr. Akira Yoshino,
Honorary Fellow Asahi Kasei,
Tokio, Japan
leisten kann. Um Photovoltaik oder Windenergie als bewährte
Energiequellen zu etablieren, ist ein riesiges Energiespeichersystem
notwendig. Die drängende Frage ist:
Welche Infrastruktur ist hierfür nötig, und wie kann sie
aufgebaut werden? Ich denke, dass mit der steigenden
Popularität von Elektrofahrzeugen die Lithium-Ionen-Batterie
im Inneren der Elektroautos zum Energiespeichersystem
der Zukunft avanciert.
KEM Konstruktion: Neben Lithium-Ionen-Batterien
forschen Automobilhersteller wie BMW und Toyota
mittlerweile an weiteren Batterie-Technologien. Beschäftigen
Sie beziehungsweise Asahi Kasei sich
ebenfalls mit Themen wie Feststoffbatterie oder Natrium-
beziehungsweise Magnesium-Ionen-Batterietechnologien?
Dr. Yoshino: Viele Forschungsinstitute arbeiten an der Verbesserung
der Lithium-Ionen-Batterie und der Batterietechnologie
der nächsten Generation. Asahi Kasei ist hier
natürlich ebenfalls aktiv.
KEM Konstruktion: Welche dieser Technologien wird
sich am Ende durchsetzen und welche Gründe gibt es
dafür?
Dr. Yoshino: Es ist derzeit noch zu früh zu sagen, welche
Technologie sich letztendlich etablieren und den Weg in
die Massenproduktion finden wird. Ich denke aber, dass
die Festkörperbatterie derzeit die besten Chancen hat.
KEM Konstruktion: Wenn man die Lithium-Ionenmit
Natrium-/Magnesium-Ionen-Technologie vergleicht.
Welche Unterschiede gibt es und wo liegen
die jeweiligen Vor- beziehungsweise Nachteile?
Dr. Yoshino: Ein gemeinsamer Vorteil der Sodium- und
Magnesium-Ionen-Technologie ist, dass es keine Ressourcenprobleme
gibt – insbesondere im Vergleich zu Lithium.
Darüber hinaus ist bei der Magnesium-Ionen Technologie
eine Verbesserung der Energiedichte zu erwarten.
Auf der anderen Seite verhindert die vergleichsweise
geringe Bewegungsgeschwindigkeit von Magnesium-
Ionen und Sodium-Ionen derzeit noch die Anwendung in
der Batterie.
KEM Konstruktion: Wenn es um das Thema Elektroautos
geht, bemängeln Kritiker oft die Lebensdauer
von Lithium-Ionen-Batterien. Wie lässt sich die Zahl
der Ladevorgänge erhöhen?
Dr. Yoshino: Im Hinblick auf das Material haben sowohl
Anode als auch Elektrolyt einen erheblichen Einfluss auf
die Lebensdauer der Batterie. Eine Weiterentwicklung
dieser Materialien wird zu langlebigeren Batterien führen.
Ein weiterer Faktor ist die Elektrodenstruktur. Eine neue
Elektrodentechnologie kann ebenfalls die Lebensdauer
der Batterie verbessern.
KEM Konstruktion: Sie haben zudem als erster Entwickler
eine polyolefinbasierte poröse Membran in einer
Lithium-Ionen-Batterie angewendet. Was genau
tut diese Membran und welche Vorteile hat das für eine
Batterie?
Bild: Asahi Kasei
Dr. Yoshino im Konzept-Elektroauto AKXY von Asahi Kasei. Damit demonstriert
der japanische Konzern 37 Lösungen für die Automobilindustrie
Dr. Yoshino: Die Membran spielt eine wesentliche Rolle
bei der elektrischen Isolierung und fungiert somit als Separator
zwischen Anode und Kathode. Die Durchlässigkeit
der Ionen ist dabei weiterhin gewährleistet. Dabei
kommt es auf die geringe Dicke der Membran an. Außerdem
schmilzt sie bei etwa 140-150 Grad, stoppt damit die
Lithium-Ionen – und somit die Batterie an sich. So trägt
die Membran auch wesentlich zur Sicherheit der Batterie
bei, denn im Falle einer Überhitzung wird so die Explosion
des Akkus verhindert.
22 K|E|M Konstruktion Automobilkonstruktion 02 2019