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Elektroauto-Leasingangebote

Bipolarbatterien sollen Elektroauto-Reichweite erhöhen

04.12.2018 in Technik von Thomas Langenbucher | 19 Kommentare

Bipolarbatterien-Elektroauto

Bild: YouTube | Fraunhofer IKTS

In dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt „EMBATT-goes-FAB“ forschen Thyssenkrupp, die Ingenieurgesellschaft IAV, Daimler und das Fraunhofer-Institut an besseren Batterien für Elektroautos mit mehr Reichweite. Sie konzentrieren sich dabei auf sogenannte Bipolarbatterien und Verfahren zu deren Herstellung.

„Durch den gestapelten Aufbau der Bipolarbatterien wird in gleicher Größe eine höhere Speicherkapazität und letztlich eine höhere Reichweite des Fahrzeugs erzielt“, so die Projektpartner. Sie wollen die neue Batterietechnologie nun auf die nächste Reifestufe heben und damit der Serienfertigung einen Schritt näher kommen.

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Bipolarbatterien sind Lithium-Ionen-Batterien, die ähnlich wie Brennstoffzellen aus aufeinandergestapelten, seriell verschalteten Elektroden bestehen. Anders als bei konventionellen Lithium-Ionen-Batterien sind diese Elektroden bipolar aufgebaut: Auf einem gemeinsamen Elektrodenträger sind die Aktivmaterialien für die Kathode der Batterie und umseitig die Aktivmaterialien für die Anode aufgebracht. Die einzelnen Lithium-Ionen-Zellen werden nicht mehr separat in Aluminiumgehäusen verpackt, sondern nur der fertige Elektrodenstapel bekommt eine feste Umhausung.

Durch die neue Bauweise fallen Gehäusebauteile und Verbindungselemente weg, was Kosten und Platz im Fahrzeug spart. Der freigewordene Platz kann mit mehr Aktivmaterial aufgefüllt werden, was die Batterie mehr Energie speichern lässt und damit eine größere Elektroauto-Reichweite ermöglicht. Bisher wurden Lithium-Ionen-Bipolarbatterien nur im Labor- und Technikumsmaßstab angefertigt und untersucht.

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Via: Fraunhofer IKTS
Tags: Batterie, ForschungUnternehmen: Fraunhofer Institut
Antrieb: Elektroauto

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Über den Autor

Thomas Langenbucher ist Experte für Elektromobilität mit beruflichen Stationen in der Automobilindustrie und Finanzbranche. Seit 2011 berichtet er auf ecomento.de über Elektroautos, nachhaltige Technologien und Mobilitätslösungen. Mehr erfahren.

Leser-Interaktionen

Kommentare

  1. Sepp meint

    06.12.2018 um 15:31

    Macht nichts – ich habe mir trotzdem mal ein E – Auto bestellt, weil ich ja die Weiterentwicklung fördern will :-)

  2. Selnim meint

    05.12.2018 um 00:17

    Tönt sehr vielversprechend. Reduktion des Rohstoffeinsatzes zahlt sich auch hier mehrfach aus. Kosten für die Rohstoffe werden reduziert, Graue Energie wird reduziert und das Gewicht wird ebenfalls reduziert. Eventuell müssen für eine ausreichende Kühlung Zwischenschichten zum Wärmetausch eingebaut werden.
    Und ja, vieles ist ein alter Hut, was plötzlich erfolgreich wird. Das Elektroauto ist ein Beispiel. Tesla hat eigentlich nur einen alten Hut aus der Tasche gezaubert.

  3. nilsbär meint

    04.12.2018 um 21:29

    Das ist die gefühlt tausendste Pressemitteilung über einen ‚Durchbruch‘ in der Batterieforschung. Noch dazu sind Bipolar-Batterien ein alter Hut. Sie sind z.B. Thema des Papers von Richard Marsh im ‚Journal of Power Sources‘, Ausgabe April 1997 (!). Wenn was dran wäre, gäbe es mittlerweile schon jede Menge Start-ups weltweit auf diesem Gebiet mit Millionenbeteiligungen der etablierten Industrie. Klingt für mich wieder mal nach Pseudoforschung und Verschwendung von Steuergeldern.

  4. Reinhold meint

    04.12.2018 um 18:44

    Habe eben einen Artikel über Al-Akku gelesen. https://www.weltderphysik.de/gebiet/technik/news/2018/akku-aus-aluminium/

    Auch wenn das noch nicht serienreif ist, zeigt es doch, dass es Alternativen zu Li-Akkus geben wird.

    Aus meiner Sicht hat das 3 große Vorteile:
    1. Ressourcen-Knappheit wird es nicht geben. (Wenn ein Akkutyp teurer wird, wird ein anderer häufiger gebaut.)
    2. Wasserstoff als Stromspeicher wird (wegen des schlechten Wirkungsgrads) nicht notwendig sein. (Auch wenn jeru, was anderes behaupten wird)
    Akkutypen mit hoher Zyklenzahl und evtl. geringerer Kapazität machen mehr Sinn.
    3. „Experten“ die behaupten in den nächsten 3 Dekaden wird dies oder jenes nicht möglich sein, werden unrecht haben. Fortschritt lässt sich nicht aufhalten, auch wenn das einigen „Experten“ gut in den Kram passen würde.

  5. Peter W meint

    04.12.2018 um 11:43

    Im Gegensatz zu den Kommentatoren hier, habe ich bei Pressemitteilungen immer Zweifel an der genauen Darstellung der Fakten. Ich glaube nicht, dass die gestapelten Zellen in Reihe verschaltet sind. Eine Parallelschaltung der einzelnen Schichten würde die Überwachung vereinfachen, und würde wegen der Spannung auch keine Grenzen bei der Stapelung setzen. 10 oder hundet Schichten aufeinander würden dann nur die Kapazität, aber nicht die Spannung von rund 4 Volt erhöhen.
    Leider lässt sich direkt beim Fraunhofer Institut auch nichts Genaueres erfahren.

    • Peter W meint

      04.12.2018 um 13:11

      Auf der Suche nach mehr Infos bin ich auf diese Seite gestoßen:

      https://www.embatt.de/technologie.html

      Hier steht:
      Damit teilen sich zwei in Reihe geschaltete elektrochemische Zellen die Ableiter

      Das könnte man jetzt so interpretieren, dass immer nur 2 Zellen in Reihe geschaltet werden. Diese sind dann eventuell wieder parallel veschaltet aufeinander gestapelt, was eine Spannung von 8 Volt für einen Stapel Akkus ergeben würde. Auf der HP wird auch ein richtig dicker Akkustapel gezeigt.
      Die Grafik auf der Seite zeigt, dass die Energiedichte im Batteriesystem fast doppelt so hoch ist wie bei Tesla. Das ist ein deutlicher Fortschritt.

      • nilsbär meint

        04.12.2018 um 21:36

        „Die Grafik auf der Seite zeigt, dass die Energiedichte im Batteriesystem fast doppelt so hoch ist wie bei Tesla.“
        Es ist auch nicht schwierig, eine Grafik zu erstellen, nach der die Energiedichte z.B. 4x so hoch ist wie bei Tesla:-)
        Wer glaubt, dass in solchen Pressemitteilungen lauter Fakten stehen, war nicht in der Forschung tätig.

        • Peter W meint

          05.12.2018 um 11:57

          Um Gottes Willen, wie unverfroren von mit zu schreiben, dass es auch Akkus geben könnte, die einen Tesla-Akku übetreffen.

        • nilsbär meint

          05.12.2018 um 14:09

          @Peter W
          Das wollte ich dir auch nicht ‚vorwerfen‘. Egal, ob in der Pressemitteilung ‚doppelt so hohe Energiedichte wie bei Tesla‘ oder ‚halb so hohe Energiedichte‘ steht, Papier ist nun mal geduldig. Und ich weiß aus eigenem Erleben, wie in den Forschungsanträgen und -berichten getrickst wird.

      • Rüdiger meint

        16.12.2018 um 11:32

        Hallo
        wenn zwei Zellen sich einen Ableiter teilen, dann müssen sie parallel geschaltet sein. Der „Ableiten“ muss dann die doppelte Stromstärke ableiten, bei gleicher Spannung. Die einzelnen Doppelzellen Können dann natürlich in Reihe geschaltet sein.

    • Wännä meint

      04.12.2018 um 13:38

      Die Zellen können pro Block nur SERIELL verschaltet sein wegen ihrer (neuen) Bauweise.

    • Selnim meint

      30.12.2018 um 13:31

      Die Stapel an sich bestehen auf jeden Fall aus Serieschaltungen. Wer das Konzept verstanden hat, dem ist das klar. Wie die Stapel untereinander verschalten werden ist eine andere Frage. Aber ich denke der Trend wird eindeutig in Richtung Hochvoltsysteme gehen. Die neuen Ladegeräte unterstützen ja bereits bis zu 1000V Ladeschlussspannung.

  6. alupo meint

    04.12.2018 um 10:53

    Das hört sich interessant an,
    aber dann müssten die Balancer auch in die Zelle integriert werden, also in dem 3-er Pack laut dem Video wären dann neben der üblichen 3 Sicherheitselektronikschaltungen auch noch die 3 Balanzer enthalten.

    Das ist sicherlich machbar, auch wenn die in den Balancern gewollt verbratene Verlustleistung dann in der Zelle als Hitze anfällt, anstatt bisher außerhalb der temperaturempfindlichen Chemie in der Zelle. Aber das wäre sicher auch beherrschbar.

    Aber wie wirkt es sich aus, wenn dann die zellinternen Balancer etwas andere Kennlinien haben als die vom Akkupackhersteller außen verbauten Zellen, d.h. die im verlinkten Video jeweils 3 Zellen werden etwas anders gebalanced als die 3-er Zellpacks zueinander?
    Evt. gibt es außerhalb der 3-Zellen auch ein anderes Balancersystem mit z.B. Energietransfer anstatt wie sonst üblich die überschüssige Energie nur in Wärme zu verwandeln?

    Das größte Problem sehe ich jedoch darin, dass die im Beispiel intern verbauten 3 Sub-Zellen exakt so gleich produziert werden können als wenn 3 einzelne Zellen den Fertigungsprozess verlassen (Menge und vor allem Ort an aktiven Substanzen, d.h. gleich große elektrochemisch wirksame Flächen, etc., damit die Zellen von naturaus zu 99,9 % gleiche elektrische Eigenschaften haben und ein verlustbehaftetes Balancing so wenig wie möglich notwendig ist. Und vor allem gleiche Alterung/Degradation der Subzellen, denn sonst werden die internen Balancer überlastet und die Kombi-Zelle zerstört). Ein Akkublock ist eben umso besser, je gleicher seine darin verbauten Zellen chemisch/physikalisch/mechanisch sind, damit die Balancer erst gar nicht eingreifen müssen.

    Sehr viele Fragen wurden im Video erst gar nicht angerissen, aber vielleicht gibt es ja auch Antworten dazu?

    Schön wäre es ohne Frage, die volumetrische und gravimetrische Speicherdichte sowie damit auch die Kosten pro kWh zu senken, aber einige tiefgründigere Antworten wären über den Artikel/das Video hinaus schon notwendig gewesen.

    Hoffentlich wird zeitnah noch etwas mehr geliefert und es ist nicht nur eine weitere Veröffentlichung ohne praxisrelevanz.

  7. Fritz! meint

    04.12.2018 um 10:18

    Klingt erstmal gut, jedoch ist dann eine Überwachung auf Zell-Ebene schwieriger. Auch können keine einzelnen Zellen mehr getauscht werden bei defekt, aber das kommt eh selten vor bei aktuellen Zellen.

    Sollte aber das Gewicht verringern, mal sehen, wie das „durchgehen“ der Zellen bei Brand verhindern/minimieren wollen. Die Kühlung wird schwieriger und die thermische Kopplung ist höher.

  8. Gunnar meint

    04.12.2018 um 09:53

    Sehr gut. Schön zu sehen, dass auch beim Lithium-Ionen-Akku noch kein Entwicklungsende erreicht ist.
    Die Feststoffbatterie ist ja leider noch in etwas weiterer Ferne.

    • Remo meint

      04.12.2018 um 10:37

      Was meinst du denn damit, dass die Feststoffbatterie noch in weiter Ferne ist. In China wird doch gerade die erste Großserienproduktion begonnen.
      https://www.elektroauto-news.net/2018/qing-tao-energy-fertigung-feststoff-batterien

      • Peter W meint

        04.12.2018 um 12:18

        Abwarten und Tee trinken. Noch sind diese Akkus in keinem Fahrzeug verbaut. Über die Preise ist nichts bekannt, was ein entscheidender Faktor ist.

        • Remo meint

          04.12.2018 um 18:37

          Das stimmt, aber es zeigt, sass Feststoffbatterien längst nicht mehr so weit weg sind wie die uns so manche Lobby weismachen will.

    • Simon meint

      04.12.2018 um 12:11

      Gut das in jede Richtung gefordcht wird

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