Das Fraunhofer Institut hat die Entwicklungsperspektiven für die in Elektrofahrzeugen eingesetzten Lithium-Ionen-Batterie-Zellformate zylindrisch, prismatisch und Pouch untersucht und bewertet – das Fazit: Bis zum Jahr 2025 zeigen sich vor allem das Pouch-Format sowie das 21700er-Format „vorteilhaft“. Je nach Anforderung und Systemauslegung können laut den Forschern mittelfristig jedoch alle Zellformate geeignet sein.
Die Strategien der Zellhersteller und Autobauer haben sich dem Fraunhofer Institut zufolge mit Blick auf die Weiterentwicklung der eingesetzten Chemien für Hochenergie-Lithium-Ionen-Battriezellen zuletzt konsolidiert, ein dominantes Zellformat habe sich bislang aber nicht durchgesetzt. So produziert etwa Samsung seine Zellen schwerpunktmäßig in prismatischer Form, während LG diese noch vornehmlich als Pouch fertigt. Panasonic stellt seine Zellen hingegen in zylindrischer 18650er-Form her und wird in der „Gigafactory“ zusammen mit Tesla künftig zudem im 21700er Format produzieren.
Mit der Auswahl eines Zellformats sind mehrere für die Autohersteller relevante Aspekte verbunden – etwa die Energiedichte, die geometrischen Abmessungen und damit Integrationsmöglichkeiten der Zellen in Module, die Wärmeentwicklung der Zellen und der Bedarf eines Thermomanagements, die Sicherheit der Zellen, Module und des Gesamtsystems sowie die Kosten der Zell- und Modulherstellung.
Die Fraunhofer-Forscher kommen in ihrer Studie zu dem Schluss, dass sich langfristig mit größeren zylindrischen sowie mit Pouch-Zellen die höchsten Energiedichten ergeben. In Bezug auf die Kühlung besitze dagegen das prismatische Zellformat „vergleichsweise sehr gute Eigenschaften, was sich für das Gesamtsystem vorteilhaft auswirkt“. In puncto Sicherheit schneide das prismatische Format am besten ab, liege jedoch bei den Kosten hinter dem Pouch- und dem 21700er-Zellformat.
Großformatige Lithium-Ionen-Zellen setzen sich durch
Kurz- bis mittelfristig biete dem Fraunhofer-Institut zufolge das 21700er-Format „eine gute Alternative an und ersetzt das 18650er Format“, langfristig würden sich aber die Kosten aller Zellformate annähern. Die Forscher erwarten, dass bei neuen Elektroautos vornehmlich auf Pouch und prismatische Zellen gesetzt wird und die „Nachteile dieser Formate in den kommenden Jahren ausgeglichen werden und sich großformatige Lithium-Ionen-Zellen langfristig in Elektro-PKW durchsetzen dürften“.
Das Fraunhofer Institut betont, dass die Ergebnisse der Studie in starkem Maße von den getroffenen Annahmen und individuellen Anforderungen sowie der konkreten Anwendung in einem Elektrofahrzeug abhängen und zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen bezüglich der am besten geeigneten Zellformate führen können.
Paul meint
Auf die Reichweite kommt es an um nicht wieder bei einem technisch aufwendigeren Hybridsystem (Doppelsystem) zu landen. Denn nur dann ist es langfristig ein Win-Win-Geschäft. Die Fahrzeuge und die Wartung könnten dann in der Massenfertigung extrem preiswerter werden. Aber was dazu eben noch fehlt ist die Reichweite, welche unbedingt über die 600 km gehen sollte. Dann steht für die Massennachfrage nichts mehr im Wege. Damit erreichen sie die Urlaubsorte wo heute schon überall freie Ladestationen bereitstehen um ohne Zwischenladen für die Heimreise.
Leotronic meint
Die Studie ist so geschrieben wie der Wetterbericht.
Albert Mayer meint
Ich dachte (und glaube eigentlich auch weiterhin) dass Tesla mit dem Umstieg vom 85 kWh Akku auf den 90 kWh Akku diese Kapazitätserhöhung durch den Wechsel von einer Graphitanode auf eine Grapit/Siliziumanode erreicht hätte.
In der Prognosetabelle wird aber für die 18650-er Zelle jetzt und in 2025 nur über eine reine Graphitelektrode gesprochen. Selbst die 2170-er Zelle soll erst in 2025 mit einer Graphit/Siliziumelektrode gefertigt werden.
Was stimmt nun? Oder ist gar das FhI nicht auf dem neusten Stand?
Thomas R. meint
Man darf gespannt sein ob im roadster 1.9 wirklich “nur” 2170er verbaut sind. Das Model 3 hat ja auch 2170er mit 500km epa.
Für sportliche Fahrzeuge auf jeden Fall aktuell das non Plus ultra.
Nicko_e meint
Könnte sein, das der Roadster 2, die neuesten
44160er Zellen (44mm durchmesser/160mm höhe)
bekommt,die mal kurz von einem insider,durchgesickert
sind. Gab zwar keine weiteren infos mehr, aber das wären
dann ja schon mittlere “Powergeschosse”, in der grösse
einer energydrink-Dose. Mit den herkömmlichen zellen
wären ansonsten, diese Hammerdaten kaum machbar.
Link meint
Ich vertraue Pouch-Zellen nicht, da diese ohne Gehäuse daherkommen. Die Dinger müssen also weit mehr “gepanzert” werden, als das bei Becherzellen, unabhängig deren Form, sein muß.
Ich denke, daß Pouch eher keine Zukunft in Fahrzeugen hat. Ich würde mir kein Fahrzeug mit Pouch-Zellen kaufen.
150kW meint
Das meistverkaufe E-Auto der Welt (Nissan Leaf) verwendet Pouch Zellen.
frax meint
auch der Leaf 2 ?
Landmark meint
Zoe auch
150kW meint
“auch der Leaf 2 ?”
Ja
Fritz! meint
Noch. Bald wird das meistverkaufte E-Auto auf der Welt mit 2170er Zellen fahren.
Die Zeiten ändern sich, das Bessere ist der Feind des Guten.