Hi ein interessanter Artikel VON SÖNKE GÄTHKE/ Rheinischer Merkur Nr. 36, 03.09.2009 über die Akkus für die neuen Elektroautos - all right, here we go:
BATTERIEN - Fehler im Material
Die Akkus sind die Schwachstelle der neuen Stromer. Wie Ingenieure das ändern wollen.
Zur Jahrhundertwende dominierten Elektroautos die Straßen New Yorks. Sie galten als sicher und elegant, hatten jedoch einen Nachteil: Man kam nicht allzu weit mit ihnen. Denn die Stromspeicher waren rasch erschöpft, mussten nach nur 50 bis 90 Kilometern wieder geladen werden. Das war den ersten Automobilisten – die Landpartien und komfortable Reisen unternehmen wollten – schnell zu wenig, und so verdrängten die Benzinautos, kaum, dass Tankstellen verfügbar waren, die Elektrowagen. Und daran sollte sich hundert Jahre lang nichts ändern.
Bis Mobiltelefone und Notebooks der Lithium-Ionen-Batterie zum Durchbruch verhalfen, weil „man mit Lithium-Ionen-Akkus die höchsten Energiedichten hat, die wir erreichen können“, wie Jens Tübke vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Pfinztal bei Karlsruhe weiß. So viel Strom lässt sich in diesen Akkus speichern, dass sogar das Elektroauto ein Comeback erlebt.
Allerdings macht die Energiedichte auch besondere Vorsichtsmaßnahmen notwendig. „Nur dass man ein Gefühl dafür bekommt: In einer Batterie, die die Größe einer Dynamitstange hat, steckt deutlich mehr Energie als in der Dynamitstange“, verdeutlicht Dirk Uwe Sauer, Experte für chemische Energiespeicher an der RWTH Aachen. Falsch konstruiert oder geladen, zeigt der Akku auch ein Verhalten, das an eine Dynamitstange denken lässt: Er flammt unlöschbar auf.
Grund dafür ist das verwendete Material. Derzeit fertigen Hersteller Lithium-Ionen-Akkus aus einer Verbindung von Lithium, Kobalt und Nickeloxid. Die speichert am meisten Energie auf kleinem Raum, und das ist wichtig für kleine Geräte wie Handys oder Notebooks. Die Elektroden – die Pole – werden dabei durch eine feine Kunststofffolie voneinander getrennt, dem Separator. Wird die Zelle beim Laden zu heiß, was bei 150 bis 160 Grad der Fall ist, schmelzen diese Folien: „Es kommt zum Thermal Runaway, einer Kettenreaktion, die Sie nicht mehr aufhalten können“, sagt Jens Tübke.
Um Autofahrer davor zu schützen, schlagen Ingenieure drei Wege ein:Sie überwachen die maximale Ladung einer Batteriezelle. Weil beim Auto aber mehrere hundert bis tausend zusammengeschaltet werden, ist die dafür notwendige Elektronik sehr aufwendig.Sie bauen hitzebeständige Separatoren ein. Ein Beispiel dafür sind feine Folien aus Keramik. Oder sie konstruieren die Elektroden der Lithium-Ionen-Batterien aus anderen Materialien, zum Beispiel Lithium-Eisensulfat.
Diese Zelle kann nicht unkontrolliert in Flammen aufgehen, ist billiger, speichert dafür aber leider auch nicht so viel Energie. Der Akku wird dann etwas schwerer, was sich jedoch im Auto leichter verkraften lässt als beim Handy.
Trotz aller Verbesserungen müssen Forscher und Ingenieure an vier weiteren, gewichtigen Problemen arbeiten. Zum einen ist da die Ladezeit. Das Nachladen wird immer deutlich länger dauern, als ein konventionelles Auto zu betanken. Zum Zweiten die Lebensdauer. Derzeit halten Lithium-Ionen-Akkus gut fünf Jahre. Das reicht für Mobiltelefone und Notebooks, nicht aber für Autos. Toyota setzt daher bei der dritten Generation des Prius weiter auf die langlebigere Nickel-Metallhydrid-Batterie – obwohl die weniger Strom festhält.
Das dritte Problem ist der Preis. Eine Kilowattstunde Speicherkapazität kostet heute zwischen 1000 und 1200 Euro, 20 bis 24 Kilowattstunden sind für eine Reichweite von rund 150 Kilometern notwendig. Mitsubishis Elektrokleinwagen i-Miev, der 2010 auf den Markt kommen soll, wird daher in Europa stolze 34 000 Euro kosten.
Zwar sollen die Ausgaben für Batterien durch die im Rahmen des Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität geförderten Forschungen auf einen Preis von 300 bis 500 Euro gedrückt werden. Doch auch dann wird die Batterie für ein Elektroauto wie den Focus Bev oder den Nissan Leaf noch zwischen 6600 und 11 000 Euro kosten.
Zu diesem Preis werden sich aber kaum Reichweiten über 200 Kilometer realisieren lassen – und das ist das vierte Problem: Die Energiedichte ist um den Faktor zehn geringer als die von Benzin. Zumindest für dieses Problem hoffen Forscher langfristig eine Lösung zu finden: die Metall-Luft-Batterie.
Dabei wird ein Pol ersetzt durch ein Loch, durch das Luft ins Akku-Innere gesogen wird. Eine zusätzliche Membran lässt nur Sauerstoffmoleküle passieren, und die reagieren dann mit dem Metall – und setzen so Strom frei. „Das Reizvolle ist die hohe Energiedichte, die man damit erzielen kann“, erklärt Jens Tübke die Begeisterung der Forscher. Die hoffen, dass man „mit einer hundert Kilogramm schweren Batterie etwa 500 Kilometer weit fahren könnte“, sagt Wolfgang Steiger von VW.
Größtes Problem dieser Zellen ist jedoch noch, dass sie sich schlecht nachladen lassen. „Heute kann man im Labor mit ausgefeilten Techniken eine Lithium-Metall-Luft-Batterie vielleicht 200- bis 300-mal laden“, meint Jens Tübke. Zink-Luft-Batterien – die es bereits seit den Vierzigerjahren gibt – kommen auf kaum mehr als 50 Zyklen. Jeder Zyklus mehr gilt derzeit als großer Erfolg unter Chemikern. Bis der Traum von der elektrischen Reiselimousine wahr wird, dürften deshalb noch mehrere Jahrzehnte vergehen. Aber unerreichbar ist er nicht.
© Rheinischer Merkur Nr. 36, 03.09.2009
Na ja ich würde sagen, mehrere Jahre - nicht Jahrzehnte!
<br><br>Posting geändert von: midimal, am: 02/09/2009 18:00
gute Sache..
