Honda-Feststoffakku für eine Reichweite von bis zu 1.000 km

Honda arbeitet mit Hochdruck an der Markteinführung von Festkörperbatterien, um die Grenzen aktueller Lithium-Ionen-Akkus zu überwinden. Bis 2030 plant das Unternehmen, Reichweiten von rund 1.000 km bei geringeren Kosten und kompakterer Bauweise zu erreichen. Der Einsatz fester Elektrolyte soll die Energiedichte erhöhen und die Brandgefahr minimieren. Die größte Hürde bleibt jedoch die industrielle Skalierung, denn derzeitige Laborzellen müssen für den Einsatz in Serienfahrzeugen massiv vergrößert werden. In einer Pilotanlage in Japan testet Honda spezielle Verfahren wie die Extrusionstechnologie, um typische Probleme wie Dendritenbildung und Materialrisse zu verhindern.

Entwicklungsstufen der Feststoff-Technologie und Zielvorgaben bis 2040

Honda verfolgt einen detaillierten Fahrplan für die nächste Generation seiner Elektrofahrzeuge, um durch den Einsatz von Festkörperbatterien die technologische Marktführung zu übernehmen. Das primäre Ziel ist es, bis zum Ende des Jahrzehnts eine Reichweite von etwa 997 Kilometern pro Ladung zu erreichen. Damit würde Honda die Reichweite aktueller Standardmodelle verdoppeln. In einer zweiten Phase nach 2040 soll die Kapazität durch weitere technische Optimierungen auf bis zu 1.249 Kilometer steigen. Laut Keiji Otsu, Präsident von Honda R&D, stellt die Feststoff-Technologie einen entscheidenden Faktor für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit dar. Im globalen Wettlauf mit Herstellern wie Toyota, Nissan, BMW und Volkswagen wird diese Entwicklung voraussichtlich über die Marktanteile der nächsten zehn Jahre entscheiden.

Reduktion von Kosten, Gewicht und Volumen

Durch die höhere Energiedichte der Festkörperzellen kann Honda dieselbe Strommenge auf deutlich weniger Raum speichern. Das Ziel ist eine Halbierung des Volumens (-50%), was im E-Auto mehr Platz für Fahrgäste oder Gepäck schafft. Da die Zellen ohne flüssige, schwere Lösungsmittel auskommen, verringert sich das Gewicht um rund 35%. Zudem peilt Honda bei den Kosten eine Senkung um 25% an. Ein wesentlicher Hebel dafür ist die Hitzeunempfindlichkeit der Feststoffe. Da die Zellen höhere Temperaturen vertragen, kann man die Kühlstruktur des Akkupacks wesentlich einfacher und damit günstiger produzieren. Zudem erprobt Honda in der Pilotanlage Verfahren, die den Stromverbrauch bei der Herstellung senken – bisher einer der größten Kostentreiber in der Batteriefabrik.

Sicherheit und Ladeleistung als physikalische Vorteile

Der entscheidende Vorteil der neuen Technologie liegt im Verzicht auf flüssige Elektrolyte. Da die festen Materialien nicht brennbar sind und kaum flüchtige Bestandteile enthalten, sinkt das Risiko für Fahrzeugbrände im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus. Darüber hinaus ermöglicht der feste Aufbau eine deutlich höhere Energiedichte und ein effizienteres Schnellladen. Diese höhere thermische Stabilität sorgt nicht nur für mehr Sicherheit bei Unfällen, sondern schützt die Batterie auch bei extremer Belastung. Laut Honda verkürzen sich die Ladezeiten im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien spürbar, da die chemische Struktur stabil genug ist, um höhere Ladeströme ohne vorzeitigen Verschleiß aufzunehmen. Für Verbraucher bedeutet dies kürzere Standzeiten und eine höhere Alltagstauglichkeit, da die Ladepausen an der Ladesäule deutlich reduziert werden.

Herausforderungen und technische Hürden

Trotz der vielversprechenden Prognosen steht Honda bei der Industrialisierung vor erheblichen Hürden. Laut Chefingenieur Takeshi Ueda liegt eine der größten Schwierigkeiten in der physischen Dimensionierung, denn aktuelle Laborzellen müssen für den Einsatz in Serienfahrzeugen um das Hundertfache vergrößert werden, ohne an Stabilität zu verlieren. Ein kritisches Problem ist die mechanische Instabilität der spröden keramischen Separatorschichten, die bereits während des Fertigungsprozesses zu mikroskopischen Rissen neigen. Diese Defekte beeinträchtigen nicht nur die Lebensdauer, sondern erhöhen auch die Kurzschlussgefahr durch Dendriten. Dabei handelt es sich um nadelartige Ablagerungen, die innerhalb der pulverförmigen Elektrolyte wachsen, die Trennschicht durchstoßen und so die Batterie zerstören können.

Darüber hinaus spielt auch die Wirtschaftlichkeit eine Rolle, denn die chemischen Komponenten reagieren extrem empfindlich auf Umgebungsfaktoren. Die für die Verarbeitung notwendige, niedrige Luftfeuchtigkeit erfordert einen enormen Energieaufwand für die Klimatisierung der Produktionsräume, was derzeit im Vergleich zu herkömmlichen Systemen zu hohen Herstellungskosten führt. Ob die Technologie zum Marktdurchbruch führt, hängt daher maßgeblich davon ab, ob Honda die physikalischen Risiken und hohen Prozesskosten überwinden kann.

Innovative Fertigungsverfahren der Pilotproduktion

Honda gab diese Neuigkeiten auf einer Konferenz in Japan bekannt, nachdem die Pilotanlage für die Festkörperbatterieproduktion fertiggestellt wurde. Das Unternehmen plant, die Pilotlinie in Kürze in Betrieb zu nehmen, um einen nachhaltigen und skalierbaren Produktionsplan zu entwickeln. Um technische und wirtschaftliche Hindernisse der Massenfertigung zu überwinden, wendet Honda mehrere innovative Lösungen an.

• Extrusionstechnologie: Durch ein spezielles Walzverfahren werden die festen Elektrolytschichten dünn und gleichmäßig aufgetragen, um Materialrisse zu vermeiden.
• Kontinuierliches Mischverfahren: Statt der herkömmlichen schubweisen Fertigung (Batch-Mixing) wird die Batteriesuspension in einem fließenden Prozess hergestellt, was die Geschwindigkeit verdreifacht.
• Gezielte Klimatisierung: Um den massiven Energiebedarf trockener Produktionsräume zu senken, begrenzt man die Feuchtigkeitskontrolle auf die einzelnen Prozessschritte, statt die gesamte Halle zu klimatisieren.

Quellen / Weiterlesen