Nickelfolie soll Ladegeschwindigkeit von Elektroautos verdreifachen

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Ein Forscherteam an der amerikanischen Penn State University hat einen Weg gefunden, um die meisten Elektroauto-Batterien schnelladefähig zu machen. Mit einer Nickelfolie könnten die Batterien schneller Wärme entwickeln und ließen sich dadurch effektiver aufladen.

Reichweitenangst und hohe Kosten schrecken Käufer ab

Heutige Elektrofahrzeuge brauchen immer noch lange, bis sie aufgeladen sind. Hinzu kommt, dass die aktuellen Batterien groß und deshalb teuer sind, was eine schnelle Verbreitung von E-Autos immer noch hemmt. Ein Durchbruch bei der Batterieentwicklung an der Penn State University könnte nun den Weg zu erschwinglicheren und schneller aufladbaren Elektrofahrzeugen freimachen.

Nickelfolie reguliert die Temperatur von innen

Das Forscherteam machte sich die interne thermische Modulation zunutze, eine aktive Methode der Temperaturkontrolle. Diese ermöglicht die optimale Leistung von Batterien. Denn diese funktionieren am besten, wenn sie warm sind, sie dürfen allerdings auch nicht zu warm werden. Batterien auf der optimalen Temperatur zu halten, ist jedoch eine Herausforderung. Deshalb werden sie mit Heiz- und Kühlsystemen ausgestattet, welche die Temperatur von außen regulieren. Diese Systeme reagieren allerdings oft nur langsam und benötigen viel Energie.

Das Forscherteam der Penn State University verfolgt einen anderen Ansatz: Sie regulieren die Temperatur innerhalb der Batterie. Dazu entwickelten sie eine neue Batteriestruktur mit einer ultradünnen Nickelfolie als vierter Komponente neben Anode, Elektrolyt und Kathode. Diese Folie fungiert als Stimulus, der die Temperatur und die Reaktivität reguliert.

400 Kilometer Reichweite in 11 Minuten

Die Forscher führten ihre Versuche mit einer Batterie durch, die voll aufgeladen eine Reichweite von rund 560 Kilometern hat. Mit der Nickelfolie konnten die Forscher diese Batterie in 11 Minuten auf 70 Prozent laden. Die Reichweite betrug damit 400 Kilometer. Nach einer weiteren Minute war die Batterie zu 75 Prozent aufgeladen, was einer Reichweite von 440 Kilometern entspricht.

Wenn die Batterie immer wieder auf 75 Prozent geladen wurde, hielt sie mehr als 900 Zyklen durch, was in der Summe einer Reichweite von mehr als 400.000 Kilometern entspricht. Bei Aufladung auf 70 Prozent überstand die Batterie sogar 2.000 Zyklen, insgesamt mehr als 800.000 Kilometer.

Die Technologie ermöglicht kleinere, günstigere Batterien

Das Fazit der Forscher ist, dass die neue Technologie die Batterien von Elektrofahrzeugen von 150 kWh auf 50 kWh verkleinern kann, ohne dass die Fahrer Reichweitenangst haben müssen. Die Technologie funktioniere für die meisten energiedichten Batterien.

„Kleinere, schneller ladende Batterien werden die Batteriekosten sowie den Verbrauch von kritischen Rohstoffen wie Kobalt, Graphit und Lithium drastisch senken und so die Masseneinführung erschwinglicher Elektroautos ermöglichen“, sagte Chao-Yang Wang, der Hauptautor der Studie. Der Bedarf an solchen Batterien sei größer denn je: „Es gibt schlicht nicht genügend Batterien und kritische Rohstoffe, insbesondere solche, die im Inland produziert werden, um die erwartete Nachfrage zu decken.“

Das Forschungsprojekt hat das Start-up EC Power als Partner. EC Power will die schnell ladende Batterie herstellen und kommerzialisieren.

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