Unter Strom

Das Herzstück eines E-Autos ist der Akku. Gesamtkosten, die Reichweite, benötigte Rohstoffe – alles hängt von den Batteriezellen ab.

Welche Technologien gibt es, welche sind aktuell neu und was bringt die Zukunft? Wir werfen einen Blick auf die derzeit wichtigsten und vielversprechendsten Akku-Typen.

Grundsätzlich wird keine Technologie auf absehbare Zeit die anderen verdrängen. Bei jedem Akku-Typ ist noch ausreichend Spielraum für weitere Entwicklungen. Wahrscheinlich ist aber, dass sich für die jeweiligen Fahrzeug-Segmente unterschiedliche Akku-Technologien herauskristallisieren – für billige Kleinwagen, die Oberklasse oder Sportwagen.

Derzeit der Standard bei E-Autos. Sie werden auch nicht durch andere Technologien verschwinden. Prof. Maximilian Fichtner, Batterieforscher am Helmholtz-Institut, sieht noch große Entwicklungsmöglichkeiten: "Durch ein neues Design der Battery Packs bringt man deutlich mehr Speichermaterial unter – das heißt mehr Kapazität bei geringerem ­Volumen."


POSITIV: Mittlerweile ausgereifte Technik. Ausreichende Kapazitäten bei der Herstellung der Batteriezellen. Hohe Energiedichte (derzeit bis zu 250 Wattstunden/kg).
KRITISCH: Sie haben einen flüssigen Elektrolyten. Durch diesen erfolgt der Transport der Ionen von der Kathode zur Anode. Der flüssige Elektrolyt ist brennbar – und ein brennender Akku ist schwer zu löschen. Die Brandgefahr ist aber um den Faktor 25 geringer als bei Autos mit Verbrennungsmotor. Der Akku enthält teure und teilweise kritische Rohstoffe wie Kobalt und arbeitet nur in einem bestimmten Temperaturfenster optimal. Kühlung bzw. Heizung sind aufwendig.

Wir werden in Zukunft verschiedene Akku-Typen gleichzeitig haben – vergleichbar etwa mit Benzin-, Diesel- oder Hybrid-Verbrennungsmotoren.






Günter Rauecker, Redakteur


Eine Variante der Lithium-Ionen Akkus, verwendet aber in der Zellchemie LFP (Lithium-Eisenphosphat) statt NMC (Nickel, Mangan, Kobalt), kommt also ohne das kritische Kobalt und das teure Nickel aus.


POSITIV: Geringe Kosten. Der BYD Dolphin mit LFP-Akku und 400 km Reichweite kostet in China umgerechnet 14.000 Euro. Tesla liefert bereits 50 Prozent seiner Fahrzeug mit LFP-­Akkus aus. Unkritische Rohstoffe, sehr geringe Brandgefahr.
KRITISCH: Geringere Speicherkapazität – das heißt für gleiche Reichweite benötigt man mehr Gewicht und die Größe des Akkus muss wachsen. Aktuelle Energiedichte: etwa 210 Wattstunden/kg. Aber auch hier gilt: Es wird laufend weiterentwickelt und verbessert.

Kostengünstige und nachhaltige Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus. In China wird seit Dezember ein Kleinwagen (JAC Yiwei 3) mit dieser Technik produziert: Reichweite 250 km, Preis umgerechnet ab 7.600 Euro. Generell können diese Akkus um 30 bis 40 Prozent günstiger hergestellt werden.


POSITIV: Preiswerte und häufige Rohstoffe wie etwa Natrium oder Eisen. Natrium ist etwa Bestandteil von Koch- und Meersalz (chemische Formel: NaCl). Auf Lithium, Kobalt, Kupfer und Nickel kann verzichtet werden. Nachhaltig, gute Tieftemperatureigenschaften, schnelle Aufladung, Elektrolyt ist nicht brennbar.
KRITISCH: Kapazität (geringere Energiedichte, derzeit bis zu 160 Wattstunden/kg) – ist also bei gleicher Leistung größer und schwerer. Allerdings kann man damit rechnen, dass sich die Energiedichte noch um einiges steigern lässt. Der Weltmarktführer in der Batteriezellen-Produktion, der chinesische Hersteller CATL, rechnet bei der nächsten Generation mit 200 Wattstunden/kg). Das kommt schon nahe an die Energiedichte aktueller Lithium-Ionen-Akkus heran.

Fester und nicht brennbarer Elektrolyt zwischen den beiden Elektroden.


POSITIV: Sicherheit. Äußerst geringe Brandgefahr. Sehr kurze Ladezeiten – 1.000 km Reichweite in zehn Minuten werden prognostiziert. Hohe Energiedichte, einfacher Aufbau. Energiedichte: über 400 Wattstunden je Kilogramm.
KRITISCH: Geistert schon lange herum, immer wieder wird vom "Durchbruch“ berichtet. Benötigt weiterhin Lithium. Noch einige Jahre vom Produktionsstart entfernt, Toyota rechnet mit einer Serienfertigung ab 2028, der Volkswagen-Konzern mit ersten Serienfahrzeugen erst um 2030. Kosten? Noch nicht wirklich absehbar – je nach Hersteller lauten die Prognosen entweder "billiger" oder "teurer".


Batterieforscher Fichtner gibt zusätzlich zu bedenken: "Die Entwicklung der bestehenden Akku-Technologien geht ja weiter. Und es könnte durchaus sein, dass sie in sechs Jahren schon das leisten können, was man sich heute von den Feststoff-Akkus im Jahr 2030 erwartet." Derzeit geht man davon aus, dass der Feststoff-Akku bei gleichem Volumen zumindest 30 Prozent mehr Strom speichern kann.