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KEM Konstruktion Automobilkonstruktion 02.2019

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Themenschwerpunkte: Messe IAA 2019, Elektromobilität,Testen, Fahrassistenz, Antrieb sowie Karosserie; KEM Konstruktion Porträt: Dr. Akira Yoshino, Honorary Fellow Asahi Kasei, Tokio, Japan; KEM Konstruktion Perspektiven: Experten sehen in Zusammenhang mit der Blockchain-Technologie Vorteile bei der Sicherheit

MAGAZIN PORTRÄT Bild:

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

Im Elektrofahrzeug AKXY fließen die Kompetenzen vieler Geschäftsbereiche von Asahi Kasei ein, alle 36 eingesetzten Bauteile, Komponenten und Systeme bestehen aus Hochleistungsmaterialien und geben der Karosserie und dem Innenraum ein zukunftsfähiges Design Stromableiter bei Kathoden einsetzbar sind. Außerdem sind sie sehr leicht. Bild: Asahi Kasei KEM Konstruktion: Ihre Entwicklungen haben verschiedene Eigenschaften der Batterie verbessert. Und Sie beschäftigen sich weiterhin mit der Verbesserung der Lithium-Ionen-Batterie. Wo geht die Reise hin? KEM Konstruktion: Eine weitere Ihrer Ideen ist der Einsatz einer Aluminiumfolie in der Batterie. Welche Auswirkungen hat das auf die Leistung der Lithium- Ionen-Batterie? Dr. Yoshino: Die Lithium-Ionen-Batterie hat eine elektrische Leistung von über 4 Volt. Gerade die positive Elektrode hat eine hohe Spannung. Gold und Platin sind die einzigen Metalle, die einer solch hohen Spannung standhalten können. Eine Ausnahme ist Aluminium – ein zufälliges elektrochemisches Phänomen. Folien aus Aluminium sind zudem sehr dünn und besitzen eine hohe elektrische Leitfähigkeit, weswegen sie gut als Dr. Yoshino: Ich bin sehr daran interessiert, die Grundlagen der Lithium-Ionen neu zu erforschen. 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. www.automotive-asahi-kasei.eu/de Details zum Thema Elektrifizierung bei Asahi Kasei: hier.pro/P5u1i Entdecken Sie Besuchen Sie uns auf der IAA K|E|M Konstruktion Automobilkonstruktion 02 2019 23