Batteriesysteme
 

Batteriesysteme:
Hybridbatterie, Redox-Flow-, Lithium-Batterie


Batteriesysteme der Zukunft: Spannung liegt in der Luft. In Batterie-Labors sind Li-Ionen-Akkus schon ein alter Hut. Woran Forscher im geheimen Kämmerlein tüfteln.

Nicht nur in der Mode ist der neueste Schrei oft ein (neu aufgelegter) alter Hut. Auch Elektro-Autos sind eine "recycelte Idee": 1973 brachte VW 70 Stück seines "T2 Elektrobus" in den Handel. Der E-VW-Bus erreichte mit 45 PS 70 km/h und "raste" in 12 sec. von 0 auf 50 (!) km/h. Allein die Blei-Akkus wogen 850 Kilo.
Heutige Elektroantriebe nützen in der Regel Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMh), einige wenige bereits Lithiumionen-Akkus (ein Pkw-Batteriesatz davon kostet derzeit noch ca. 10.000 Euro), die mehr als die doppelte Energiedichte schaffen (bis 190 Wh/kg). Keines dieser Systeme kann aber bisher annähernd mit der Energiedichte von Benzin mithalten (12.000Wh/kg). 50 Liter Superbenzin entsprechen somit ca. 450 kWh Strom. Und das muss man erst einmal mit dem Tempo eines Tankvorgangs in einem E-Auto speichern können.

Um das in den nächsten 20 Jahren zu schaffen, setzen die Forscher auf zwei alte Bekannte: "Redox-Flow-Batterien" wurden schon in den 70er-Jahren entwickelt. In zwei getrennten Tanks lagern flüssige Elektrolyte, die in eine Batterie geleitet werden, wo sie über eine Membran Elektronen austauschen. Der größte Vorteil der Technik: Man könnte an der Zapfsäule einfach und schnell das entladene Elektrolyt abpumpen und durch frisches ersetzen. Der verbrauchte "Stromsprit" wird dann an der Tankstelle in aller Ruhe wieder aufgeladen. Bisher ist die Energiedichte von Redox-Flow-Systemen aber viel zu gering (und die Technik damit zu schwer für Autos). Hier tüfteln die Labors an leistungsfähigeren Elektrolyten.

Auch die zweite Zukunftshoffnung ist eigentlich alt und wurde schon vor 80 Jahren erprobt. Hier liegt die Spannung im wahrsten Sinne "in der Luft": Sogenannte "Metall-Luft"-Batterien nützen den Sauerstoff in der Luft zur Stromgewinnung. Das spart Platz und Gewicht. Zink-Luft-Einwegbatterien sind schon lange als Knopfzellen in Hörgeräten üblich. Was die Forscher (neben der Wiederaufladbarkeit) beschäftigt: Zink ist zwar schön billig und reichlich vorhanden, aber auch schwer. Aluminium-Luft- und Magnesium-Luft-Akkus kämen deutlich leichter. Chemisch am besten geeignet wäre hier wieder Lithium, das leichteste Metall der Welt. Lithium ist aber auch schnell entzündlich und darf nicht feucht werden. Da Luft neben Sauerstoff auch immer Wasserdampf enthält, muss eine über Jahre zuverlässige Membran entwickelt werden, die den "trockenen" Sauerstoff durchlässt, aber die Feuchtigkeit abhält.

Im Labor wurde mit Li-Luft-Akkus bereits 1000 Wh/kg Energiedichte erzielt. Rein theoretisch wären auch 10.000 Wh/kg möglich. Die Zündkraft von Benzin aus Akkus zu holen rückt also näher in Reichweite. Bis zur verkehrssicheren Serie ist es aber noch ein langer Weg.

Redakteur: Tobias Micke pkwtest.com


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