Die Zukunft der E-Auto-Batterie - Wann steigt endlich die Reichweite

Berlin - Seit Monaten hat man von der japanischen Firma Sekisiu Chemical nichts mehr gehört. Ende vergangenen Jahres verkündete das japanische Unternehmen: eine Silizium-Batterie entwickelt zu haben, die Elektroautos eine dreimal so hohe Reichweite garantiere. Zugleich sollte sie nicht nur billiger sein als alles bisher Dagewesene, sondern auch crashsicherer. Es wäre ein Durchbruch in Forschung und Entwicklung für die E-Auto-Energieträger gewesen. Doch es passierte nichts.

„Die Wunderbatterie erwarte ich in nächster Zeit nicht“, sagt auch Andreas Würsig, der am Fraunhofer Institut für Siliziumtechnologie (ISiT) in der Abteilung „Integrierte Energiesysteme“ forscht. „Wir beobachten nur evolutionäre statt revolutionärer Fortschritte. Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus ist zuletzt allerdings immer mehr gestiegen.“

Problem Reichweite: 2013 gab es doppelt so viele Neuzulassungen bei E-Autos wie im Vorjahr (gut 6.000, laut KBA). Doch der Bestand macht mit 12.000 Fahrzeugen nur 0,03 Prozent aller 44 Millionen zugelassenen Pkw aus Quelle: dpa/Picture Alliance

Die Reichweiten werden steigen

Auf genau diese Lithium-Ionen-Stromspeicher setzen derzeit nahezu alle Hersteller von Elektroautos. Doch obwohl neueste Batterietechnik in den Stromern zum Einsatz kommt, schwächelt der Absatz. Das Problem bleibt die dürftige Reichweite gegenüber Autos mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren.

Dass es keinen Technologiedurchbruch gibt, bedeutet aber nicht das Ausbleiben beachtlichen Fortschritts. „Man kann optimistisch sein, dass die Reichweiten deutlich steigen. Nur wird das nicht von heute auf morgen gehen“, sagt Andreas Würsig. Noch müsse viel geforscht und entwickelt werden.

„700 Kilometer“ in fünf Jahren

Dass binnen fünf Jahren Stromer mit konkurrenzfähigen Reichweiten von 700 Kilometern und mehr auf den Markt kommen könnten, will Andreas Würsig nicht ausschließen. „Bei höheren Energiedichten und vergrößerten Batterien könnte das eine neue Fahrzeuggeneration schaffen“, so der Forscher.

Und emsig geforscht wird, das belegt auch eine Studie der TU München. Demnach ist die Zahl der Patentanmeldungen für elektrochemische Speicher in den vergangenen Jahren weltweit stark angestiegen. Asiatische Unternehmen sind dabei weit vorn. Die mit Abstand meisten Schutzrechte werden im Bereich Lithium-Ionen beantragt.

Ein Banner begrüßt Tesla in Nevada: in der sogenannte Gigafactory könnten Vermutungen zufolge auch Graphen-Batterien entstehen Quelle: dpa/Picture Alliance

Bringt Tesla Reichweite in die Sache?

Das Wichtigste am Akku ist die Energiedichte. Sie wird in Wattstunde je Kilogramm Masse (Wh/kg) angeben. Je höher sie ist, desto mehr Strom liefert der Akku bei gleichbleibender Masse: mit steigender Energiedichte können Autos also bei gleichbleibendem Gewicht längere Strecken fahren.

Branchenberichten zufolge könnte in Teslas Gigafactory in Nevada nicht nur an Lithium-Ionen-Stromspeichern, sondern auch an einer neuen Batterie gearbeitet werden, die statt auf Lithium-Ionen auf Graphen setzt.

Der wabenförmig strukturierte Kohlenstoff könnte die Energiedichte massiv verbessern und die Reichweite auf 800 Kilometer erweitern. Tesla-Sprecherin Kathrin Schira bezeichnete diese Information allerdings als „reines Gerücht“. Sie sagte: „Wir produzieren Lithium-Ionen-Batterien, deshalb auch die Kooperation mit Panasonic.“

Überdurchschnittlich viel Stromspeicher: Teslas Model S hat Lithium-Ionen-Batterien mit einer Kapazität von bis zu 85 Kilowattstunden (kWh) an Bord - verteilt fast über die ganze Fläche des Fahrzeugbodens Quelle: dpa/Picture Alliance

Die Evolution des Lithium-Ionen-Akkus

Experte Würsig sieht den größten Lichtblick für Elektroautos sowieso in einer anderen Technologie: den Lithium-Schwefel-Akkumulatoren. „Es gibt bereits vielversprechende Prototypen, die in fünf bis zehn Jahren zur Marktreife gebracht werden können“, sagt er.

Mit ihnen sei eine deutliche Erhöhung der Energiedichte auf über 350 Wh/kg möglich, was in Prototypen schon realisiert wurde. Den Spitzenwert bei aktuellen E-Autos markiert laut Würsig derzeit der Kia Soul EV mit um die 200 Wh/kg, der E-Golf kommt auf 130 Wh/kg.

Doch der Blick reicht noch weiter in die Zukunft: Denn das von der japanischen Firma Sekisiu Chemical beschworene Silizium gilt tatsächlich als ein Hoffnungsträger. „Silizium als Speichermaterial ist im Kommen, doch es ist schwierig zu handhaben“, gibt sich Fraunhofer-Mitarbeiter Würsig skeptisch. „Und dann steht auch immer noch im Raum: Wie teuer wird die Batterie? Wie crashsicher ist sie tatsächlich?“

Immerhin verspricht Silizium weitere Fortschritte bei der Energiedichte und damit letztlich höhere Reichweiten. Und die sind nunmal das Maß aller Batterietechnik.