Mit Elektroautos kommt man heute noch nicht so weit, wie mit Verbrenner-Fahrzeugen. Ein Grund: Die Batterien benötigen viel Platz. Fraunhofer-Wissenschaftler stapeln großflächige Zellen übereinander, um die Reichweite zu erhöhen. Erste Tests im Labor verliefen positiv. Mittelfristig streben die Projektpartner mit dem Einbaukonzept Reichweiten für Elektroautos von 1000 Kilometern an.
In Elektroautos stecken je nach Modell Hunderte bis Tausende separate Batteriezellen. Jede einzelne ist von einem Gehäuse umhüllt, über Anschlüsse und Leitungen mit dem Auto verbunden und von Sensoren überwacht. Gehäuse und Kontaktierung nehmen mehr als 50 Prozent des Raums ein. Die Zellen können so nicht beliebig dicht aneinander gepackt werden. Die aufwändige Bauweise raubt Platz. Ein weiteres Problem: An den Anschlüssen der kleinteilig aufgebauten Zellen entstehen elektrische Widerstände, die die Leistung reduzieren.
Mehr Platz für Batterien
Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden und seine Partner haben unter dem Markennamen EMBATT das Bipolar-Prinzip, das von der Brennstoffzelle bekannt ist, auf die Lithium-Batterie übertragen. Einzelne Batteriezellen sind bei diesem Ansatz nicht kleinteilig getrennt nebeneinander aufgereiht, sondern großflächig direkt übereinander gestapelt. Der gesamte Aufbau für Gehäuse und Kontaktierung fällt somit weg. So passen mehr Batterien in das Auto.
Durch die direkte Verbindung der Zellen im Stapel fließt der Strom über die gesamte Fläche der Batterie. Der elektrische Widerstand wird dadurch erheblich reduziert. Die Elektroden der Batterie sind so konstruiert, dass sie Energie sehr schnell abgeben und wieder aufnehmen können. „Durch unser neues Packaging-Konzept hoffen wir mittelfristig die Reichweite von Elektroautos auf bis zu 1000 Kilometer zu steigern“, sagt Dr. Mareike Wolter, Projektleiterin am Fraunhofer IKTS. Im Labor funktioniere der Ansatz bereits. Partner sind ThyssenKrupp System Engineering und IAV Automotive Engineering.
Keramische Materialien speichern Energie
Wichtigster Bestandteil der Batterie ist die Bipolar-Elektrode – eine metallische Folie, die mit keramischen Speichermaterialien beidseitig beschichtet wird. Eine Seite wird dadurch zur Anode, die andere zur Kathode. Als Herz der Batterie speichert sie die Energie. „Wir nutzen unser Know-how bei keramischen Technologien, um die Elektroden so zu designen, dass sie möglichst wenig Platz benötigen, viel Energie speichern, einfach herzustellen sind und lange halten“, sagt Wolter.
Keramische Werkstoffe liegen als Pulver vor. Die Wissenschaftler mischen es mit Polymeren und elektrisch leitfähigen Materialien zu einer Suspension. „Diese Rezeptur muss speziell entwickelt werden – jeweils angepasst für Vorder- und Rückseite der Folie“, erklärt Wolter. Die Suspension bringt das Fraunhofer IKTS im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf die Folie auf. Im nächsten Schritt ist geplant, größere Batteriezellen zu entwickeln und in Elektroautos einzubauen. Erste Tests im Fahrzeug streben die Partner bis 2020 an.
Peter W meint
Ich könnte mir gut vorstellen, dass man in Zukunft die Akkugröße beim Kaif auswählen kann. Es wäre auch denkbar, dass man ein Auto mit 20 oder 30 kWh kauft, und nochmals 20,40, 60 kWh für die Urlaubsfahrt ausleihen und dranschrauben kann. Wenn im Unterboden Platz für 200 kWh ist, kann man auch nur einen Teil nutzen, und Platz für Reserveakkus freihalten.
Damit wäre auch im Gebrautwagensektor ein Problem gelöst. Man kauft einen Gebrauchten mit kleinem Akku und kann diesen nach den eigenen Bedürfnissen aufrüsten. Man müsste also beim Kauf nicht überlegen, ob man das Auto mit dem kleinen Akku zu einem vernünftigen Preis wieder los wird
E. meint
Ein kleines und junges Startup Unternehmen in München hat ein alternatives e-Auto mittels Crowdfunding entwickelt, das Solarenergie nutzt und sich somit selbst mit Kilometern versorgen kann:
https://www.sonomotors.com/de/sion/.
ein paar Daten:
– 7,5 qm der Außenfläche mit Solarzellen bedeckt
– Reichweite: 250km plus durch Solarzellen 30 weitere km
– Ladezeit: Schnellladung mit 50 kW nach 30 min zu 80 Prozent geladen,weitere 200 km Reichweite
Diesen Sommer soll es erste Probefahrten geben, 2019 die Serienproduktion starten.
Aussderdem empfehle ich unabhängig von e-Autos den Film „Tomorrow, Die Welt ist voller Lösungen“ von Cyril Dion und Mélanie Laurent
Peter W. meint
Das mit den Solarzellen ist mit Sicherheit eine gute Idee, man sollte sich aber nicht der Illusion hingeben, dass man damit weit kommt. Mit den 7,5 m² könnte man bei uns in Deutschland bei optimaler Ausrichtung 1000 kWh erzeugen. Die Hälfte der Zellen wird aber beistens im Schatten sein, so dass man eher auf 300 aber nicht über 500 kWh kommen wird. Für Mutti, die gelegentlich Einkaufen geht und das Fzg immer im Freien stehen lässt könnte es reichen.
Das soll aber keine Kritik sein, denn sinnvoll ist die Solarfläche auf jeden Fall!
Sebastian meint
Immer und immer wieder schnappt die allgemeine Stammtischfalle zu!
Da liest man 1.000 KM Reichweite und das erste was passiert, es kommt der Holzhammer!
Vmax und sturre 1.000 KM Dauerfahrer. Sehr traurig. Eigentlich sollte man der Menscheit anno 2017 etwas mehr Gehirn zumuten.
Die Akkus MÜSSEN sich in solche Reichweiten entwickeln, bei einem weiter sinkenden Preis je kWh, sonst wird niemand ernsthaft ein E-Auto in Erwägung ziehen.
Die meisten fahren sicher nicht alle 120 oder 210 KM an der Autobahn rechts raus, und macht ne Pause von 20 Min. bis ca. 3 Std. *lol*
Peter W meint
Die Reichweite würde sich auch erhöhen, wenn man, wie das restliche Europa ein Tempolimit einführen würde.
orinoco meint
Neue Konzepte schön und gut. Einzig relevant wird der erzielbare Preis pro kWh sein. Und da sind neue Konzepte immer erst mal teurer. Und wenn statt 60 120 kWh in die Karosserie gequetscht werden, wird es auch noch mal doppelt so teuer. Der Kunde wird daher eher ein Elektroauto mit geringerer Reichweite und günstigerem Preis nehmen, als um jeden Preis *doppeldenk* mit einem Verbrenner gleichzuziehen, wobei er die Reichweite in 95% aller Fälle gar nicht braucht.
Tripel-T meint
Mal eine grundsätzliche Frage. Wer braucht den 1000 km elektrische Reichweite?
über 10 Stunden im Auto ohne zu pinkeln? Wird da nicht in die falsche Richtung geforscht?
Nach fast 2 Jahren als Tesla-Fahrer darf ich sagen, dass 1000 km Reichweite kein Bedürfnis sind. Meiner Meinung nach ist eine max. Reichweite von 500 km, gepaart mit einem Schnellladesystem (z.B. Supercharger) völlig ausreichend. Dann ist das elektrische Autofahren auch für den grössten Skeptiker ein absolutes Vergnügen.
Gruss Tripel-T
McGybrush meint
1000km NEFZ machen bei Tempo 200km dann 300km Reichweite. Für mich und viele andere Egal. Aber es wird Weltverbesserer und Leute mit Bootsanhänger geben die es tatsächlich brauchen werden wenn sie Ihr Auto damit Praktikabel nutzen wollen. Es gilt natürlich nicht für Otto Normalverbrauchher. Aber wenn der Preis OK ist wird sich damit auch der Preis von den „kleineren“ 600km Modellen drücken. Kann nur gut sein für den Verbraucher.
Sebastian meint
Wenn sich das Gewicht der Akkus dann kaum erhöht, oder sogar senken würde, und der Preis nicht ausartet, dann ist das doch eine gute Sache. Vorallem Leute ohne Garage oder direkter Lademöglichkeit. Ebenso kann man mit so einem Wagen dann auch in Randregionen von Ladesäulen 350 KM bis zum Ziel und am nächsten Tag retour. Auch ohne laden am Zielpunkt! Laternenparker müssten max. 1x im Monat laden. und… und… und…. und..
1.000 KM Reichweite bedeutet ja nicht das man das am Stück fahren MUSS ;-)
Gunnar meint
Bitte nicht alle über einen Kamm scheren, nur weil DU es vielleicht nicht brauchst. Aber es gibt eine Menge Leute, die das wollen.
ICH zum Beispiel.
Bei 1000 Km nach NEFZ sind es dann wieviel bei Tempo 150 auf der AB?
Vielleicht gerade mal 500.
Ich fahre alle 3 bis 4 Wochenenden eine Strecke von 590 Kilometern mit meiner Frau. Bei der Hälfte gibt’s maximal 10 Minuten Pinkelpause und dann fährt der andere weiter. Nach 5 – 5 1/2 Stunden sind wir am Ziel.
Kein aktuelles und auch kein zukünftiges angekündigtes Elektrofahrzeuge wird uns diesen Reisekomfort bieten.
So. Und nun frag nochmal, wer diese E-Reichweite benötigt.
Leonardo meint
Die Bahn würde das auch bieten, da müßte man nicht mal lenken.
Reichweite unbegrenzt.
Wenn Herr und Frau Gunnar die Pinkelpause mit einer Tasse Kaffee erweitern würde es auch mit einem Tesla funktionieren.
Christian meint
Und warum sich nicht einfach „reduzieren“? Muss man weiterhin auf die 150 K/Mh bestehen?
Grüße Christian
Sebastian meint
Entfernt. Bitte bleiben Sie sachlich. Danke, die Redaktion.
Pillenpepi meint
Ich sitze grad in der bahn, und der bordservice verweigert seine Arbeit. Niemand bringt mir Kaffee. Die Bahn fährt außerdem nicht, wann ich will und nur in Ausnahmefällen dorthin wo ich will; und das in einer vernünftigen Zeit.
TeslaTom meint
das macht grad mal 110km/h Schnitt, wofür benötigt man da Tempo bis 150km/h? Mit nem Tesla ist man in 20min mehr auch sicher am Ziel (30 min laden statt 10 min Pause) null problemo
Falls 20 min bei 600km Entfernung zum Thema geworden sind , würde ich mir 20min nehmen und da mal drüber nachdenken ? Vom Fahrspaß mit dem Tesla mal ganz angesehen ??
Mr.Moe meint
Als Privatwagen stimme ich zu, da würden mir 400-500 km REALISTISCHE Reichweite genügen (und damit meine ich nicht mit Strich 80 auf der rechten Spur schleichen, aber auch nicht mit 200+ über die link pflügen ~150kmh mit 450km reichweite wären perfekt).
Aber die 1000 km Reichweite würden insbesondere für Firmenfahrzeuge interessant werden. Wenn ich zu nem Kunden weiter weg muss ist son Diesel der an die 1000 km mit einer Füllung packt schon noch „nützlich“.
Leonardo meint
Mr. Moe, bitte die nächsten 30 Jahre weiter Verbrenner fahren.
Es gibt Leute für die ist Elektromobilität nicht geeignet.
i3 meint
Sehr geil!!! :-)
Satz des Tages: „Es gibt Leute für die ist Elektromobilität nicht geeignet.“
Dynik meint
Das ist durchaus wahr wenn man sich Mal die Gesamtkosten/laufenden Kosten anschaut.
Peter W. meint
solche Ankündigungen bzw. Forschungsergebnisse sind interessant, aber für die aktuelle Praxis nicht relevant. Wir hätten heute keine Computer, wenn man immer auf die nächste Generation warten würde.
Die Entwicklung geht weiter, das ist wichtig, aber warten auf Verbesserungen lohnt nicht, die kommen langsam und stetig.
ET meint
Es spricht nichts dagegen die neue Generation von Zellen auf diese, neue weise anzuordnen ;)
ZastaCrocket meint
Mhhhh, da war doch schon einmal etwas vor ca. 1,5 Jahren…
https://www.ikts.fraunhofer.de/de/press_media/press_releases/2016_01_new_battery_concepts.html
Es wäre ganz schön wenn man das Ganze mal in einem Fahrzeug sehen würde, welches dann auch die versprochenen Daten einhält. Als Prototyp sollte das doch wohl machbar sein. Ich möchte so langsam mal reale Anwendungen sehen und keine Ergebnisse unter Laborbedingungen. Was macht eigentlich die Superbatterie von Bosch/Seeo. Still ruht der See… :-(
Leonardo meint
Vielleicht ist Seeo ja auch in der ominösen Schublade für geschäftsschädigende Erfindungen gelandet. Diese Schubläden besitzt anscheinend jegliches Unternehmen in der Automobilindustrie.
lo meint
Die Einzellzellgehäuse sind ja auch ein Sicherheitselement…
Und wo ist der Platz für das TMS? Wird nicht mehr gebraucht?
Michael L. meint
Die experimentieren noch im Labor und sind von Prototypen weit entfernt.
Ob ein TMS benötigt wird, zeigt sich aber erst in größeren Maßstab. Spätestens wenn das erst Auto ausgerüstet werden soll, kommt das zu sprache..
Und wenn ich mir anschaue wie in machen unternehmen entwickelt wird, hoffe ich mal das merken die Wissenschaftler bevor Ihnen der erste Akku, wegen überhitzung stirbt. ;-)
Wobei Keramische Materialen weit höhere Temperaturen aushalten als „normale“ elektrolyte.
lo meint
Und was ist mit Kälte? Es geht ja nicht nur um Haltbarkeit, sondern auch um Leistungsfähigkeit. Mein C-Zero könnte ne Akkuheizung gut brauchen.
Leonardo meint
Eine Akkuheizung ist nur für jene interessant die jeden Kilometer an Reichweite benötigen, für alle anderen ist es finanzieller und energetischer Unsinn. Die Akkuheizung benötigt Energie die man nie wieder zurückbekommt. Kann man ja ausrechnen wieviel Energie benötigt wird um 350kg Akku im Winter von -10 auf 20 Grad zu erwärmen bzw. die Akkuwohlfühltemperatur von 20 Grad 24 Std / 360 Tage zu halten.
Wenn ich mich nicht irre hat einzig der Hyundai Ioniq eine völlig kostenlose Akkuheizung in dem die „Verbrauchte / Warme“ Innenraumluft durch den Akku geschickt wird.