Elektroautos: 1.000 Kilometer Reichweite?

Elektroautos kommen in Deutschland nur schwer in Schwung – viele Verbraucher hadern mit den Modellen. Ein Grund ist die geringe Reichweite der Fahrzeuge. Das Problem: Die Batterien benötigen viel Platz. Hier setzen Wissenschaftler an und stapeln großflächige Zellen übereinander. Sie erhoffen sich Reichweiten von 1.000 Kilometern.

In Elektroautos stecken je nach Modell Hunderte bis Tausende separate Batteriezellen. Jede ist von einem Gehäuse umhüllt, über Anschlüsse und Leitungen mit dem Auto verbunden, von Sensoren überwacht. Das Arrangement braucht Platz: Gehäuse und Kontaktierung nehmen mehr als 50 Prozent des Raums ein. Die Zellen können nicht beliebig dicht aneinander gepackt werden. Hinzu kommt ein weiteres Problem: An den Anschlüssen der kleinteilig aufgebauten Zellen entstehen elektrische Widerstände, die die Leistung reduzieren.

Batterien brauchen Platz

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden und seine Partner haben daher das von der Brennstoffzelle bekannt Bipolar-Prinzip auf die Lithium-Batterie übertragen. Einzelne Batteriezellen sind hierbei nicht kleinteilig getrennt nebeneinander aufgereiht, sondern großflächig direkt übereinander gestapelt. Der Aufbau für Gehäuse und Kontaktierung fällt weg. Mehr Batterien passen in das Auto.

Durch die direkte Verbindung der Zellen im Stapel fließt der Strom über die gesamte Fläche der Batterie. Der elektrische Widerstand wird dadurch erheblich reduziert. Die Elektroden der Batterie sind so konstruiert, dass sie Energie sehr schnell abgeben und wieder aufnehmen können. Mit dem System erhoffen sich die Forscher, die Reichweite von Elektroautos mittelfristig auf bis zu 1.000 Kilometer zu steigern. Zumindest Labor funktioniert der Ansatz bereits.

Keramische Materialien zur Energiespeicherung

Wichtigster Bestandteil der Batterie ist die Bipolar-Elektrode – eine metallische Folie, die mit keramischen Speichermaterialien beidseitig beschichtet wird. Eine Seite wird dadurch zur Anode, die andere zur Kathode. Als Herz der Batterie speichert sie die Energie. Keramische Werkstoffe liegen als Pulver vor. Die Wissenschaftler mischen es mit Polymeren und elektrisch leitfähigen Materialien zu einer Suspension.

Im nächsten Schritt planen die Forscher, größere Batteriezellen zu entwickeln und in Elektroautos einzubauen. Erste Tests im Fahrzeug streben die Partner bis 2020 an