Zwei der häufigsten Argumente gegen Elektroautos lauten: Sie haben nicht genug Reichweite, und das Laden dauert zu lange. Neue Akkutechnologien sollen das ändern. Diese Start-ups tüfteln am Super-Akku der Zukunft.

StoreDot: Akkus ultraschnell aufladen

Das israelische Start-up StoreDot arbeitet an Lithium-Ionen-Akkus, die sich in fünf Minuten auf 100 Prozent laden lassen. Auf der CES 2015 stellte StoreDot zum ersten Mal einen Smartphone-Akku mit zwei Minuten Ladezeit vor. Drei Jahre danach präsentierte StoreDot einen Akku für Elektrofahrzeuge, der sich in fünf Minuten laden ließ.

Im Januar 2021 meldete StoreDot den nächsten Durchbruch: Dem Start-up ist es gelungen, erste Lithium-Ionen-Batterien auf Basis seiner „Extreme Fast Charging“-Technologie in Serie herzustellen. Damit soll nun der Weg zur Massenproduktion frei sein.

Das Geheimnis von StoreDot sind „metalloide Nanopartikel“ in der Anode, die das Graphit ersetzen. Das sei der „entscheidende Durchbruch bei der Überwindung wichtiger Probleme in Bezug auf Sicherheit, Batteriezyklusdauer und Schwellung“, teilte das Start-up mit. Allerdings sind für das superschnelle Laden sehr starke Ladegeräte nötig. Diese gibt es bisher nur im Labormaßstab.

Wenn die Akkus wirklich für die Massenproduktion geeignet sind und entsprechende Ladegeräte zur Verfügung stehen, bräuchten Elektroautos keine langen Ladepausen mehr. Zudem sollen die Batterien länger halten und mehr Energie speichern können. StoreDot hat angekündigt, die technischen Muster seiner Akkus nun Herstellern von Elektroautos und Batterieherstellern zur Verfügung zu stellen. Konzerne wie BP, Samsung und Daimler vertrauen auf die Technologie und sind an StoreDot beteiligt.

Real Graphene: Graphen-Elektrode für hohe Leistung

Das Start-up Real Graphene aus L.A. setzt bei seinen Akkus auf Graphen. Das noch recht junge „Wundermaterial“ ist eine zweidimensionale Kohlenstoffverbindung. Graphen ist hoch leitfähig, dünn, sehr robust und flexibel einsetzbar. Lithium-Ionen-Akkus mit Graphen statt Graphit als Elektrodenmaterial versprechen wesentlich schnelleres Laden und längere Laufzeiten als heutige Akkus ohne Graphen.

Die Graphen-Akkus von Real Graphene gibt es immerhin schon als Powerbank, die sich in 17 Minuten voll laden lässt und 1.500 Ladezyklen durchhält. Ein deutlicher Vorteil, üblich sind bei Powerbanks aktuell 300 bis 500 Zyklen. Laut Real Graphene entwickeln die Graphen-Akkus weniger Hitze und können deshalb so schnell geladen werden.

In Shanghai hat Real Graphene erste Prototypen in einem Bus verbaut. Doch die Herstellung der dünnen Graphen-Schichten, die Real Graphene einsetzt, ist aufwendig und noch zu teuer, um größere Akkus für E-Autos in Serie zu produzieren. Trotzdem ist die Entwicklung erfolgversprechend, auch weil Real Graphene als einziger Hersteller bereits Graphen-Akkus auf dem Markt hat, wenn auch im kleinen Maßstab. Für 2021 hat übrigens auch Samsung ein Smartphone mit Graphen-Akku angekündigt.

NanoGraf: Akkus auf Siliziumbasis

Auch das US-Start-up NanoGraf arbeitet am Super-Akku. NanoGraf setzt auf Silizium statt Graphit als Elektrodenmaterial, was an sich vielversprechend ist. Silizium kann mehr Lithium-Ionen aufnehmen als Graphit, was theoretisch zu einer zehn Mal höheren Energiedichte führt. Das Problem dabei ist, dass sich das Silizium dabei stark ausdehnt, was die Anode beschädigt.

NanoGraf arbeitet seit Jahren daran, dieses Problem zu lösen und setzt dabei auf Graphen-Beschichtungen. Sie sollen den Zerfall der Anode verhindern. In der Herstellung setzt NanoGraf auf nasschemische Verfahren, die Kosten senken sollen. In Japan demonstriert das Unternehmen die Machbarkeit bereits in einer Pilotfertigung im 10-Tonnen-Maßstab. Gelingt es dem Unternehmen, die Graphen-Elektrode im 500-Tonnen-Maßstab herzustellen, würden die Kosten gleichauf mit Graphit liegen. Laut NanoGraf ist dieser Punkt bald erreicht.

Wann sind die neuen Akkus marktreif?

Es gibt also Grund zur Hoffnung, dass es mit Reichweitenangst und langen Ladepausen in absehbarer Zeit vorbei ist. Auch dass Samsung schon dieses Jahr ein Smartphone mit Graphen-Akku herausbringt und die Technologie das Labor verlässt, sind gute Zeichen. Die Akkus von StoreDot sollen schon 2024 reif fürs Elektroauto sein.

Quellen / Weiterlesen

Storedot präsentiert E-Auto_akku, der in 5 Minuten volllädt | t3n
StoreDot treibt Akkus für „5-Minuten-Ladung“ voran | ecomento
Jetzt aber wirklich: Erste Graphen-Akkus von Real Graphene am Markt | Notebook Check
New graphene battery recharges blazingly fast, and it´s already on the market | digitaltrends
Taking Lithium-Ion Batteries to the Next Level | POWER
Bildquelle: flickrArgonne National Laboratory

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1 KOMMENTAR

  1. Ich begrüße es sehr, dass in der Batterietechnologie so viel geforscht wird. Für mich stehen dabei im Vordergrund: Umweltfreundlichere Herstellung, höhere Energiedichte, niedrigerer Preis, besseres Recycling.
    Bei den Meldungen zu atemberaubenden Ladegeschwindigkeiten bin ich immer skeptisch und zücke innerlich sofort den Taschenrechner: Wenn ich einen 50kWh Akku in 5 Minuten zu 100% laden will, brauche ich 600
    kW Ladeleistung, Verluste nicht eingerechnet. Bei angenommenen 300 V fließt ein Strom von 2.000 Ampere durchs Ladekabel. Daran ändern auch noch so dünnne Graphenschichten etc. nichts. Solche Ladeleistungen flächendeckend zur Verfügung zu stellen, dürfte auch eine extreme Herausforderung fürs Stromnetz sein.

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