Durchbruch bei Elektroautos: Lithium-Luft-Batterie mit Reichweite über 500 Kilometer
Das Elektroauto ist fertig. Modelle wie Mitsubishi i-MiEV (Foto) oder Nissan Leaf zeigen, dass Konstruktion und Betrieb keine Probleme mehr darstellen. Entscheidender Schwachpunkt aber sind noch immer die Akkus: Sie sind zu teuer und zu schwer, ermöglichen eine zu geringe Reichweite, haben zu lange Ladezeiten und zu große Temperaturempfindlichkeiten. Moderne Lithium-Ionen-Akkus, wie sie zum Beispiel im Leaf eingesetzt werden, wiegen 250 Kilogramm und mehr, ihre Energiedichte von rund 170 Wattstunden pro Kilogramm erlaubt eine Reichweite von maximal 160 Kilometern. Das reicht vielen Autofahrern zwar – aber nur für den Zweitwagen. Um das batterie-elektrisch angetriebene Auto wirklich massentauglich zu machen, müssen leistungsstärkere Akkus entwickelt werden. Nach Zwischenlösungen wie Lithium-Polymer (wird bereits im Karabag new 500E eingesetzt) entsteht die nächste Akku-Generation auf Lithium-Schwefel-Basis. Sie könnte Reichweiten von bis zu 300 Kilometern ermöglichen.
Ein Durchbruch bahnt sich nun jedoch mit der Lithium-Luft-Batterie an. Bei dieser Technik verschwindet die Kathode. Stattdessen kommt Sauerstoff aus der Umgebungsluft zum Einsatz. Metallisches Lithium ersetzt die Anode. Dadurch ist zwar eine leichtere und kompaktere Bauweise möglich, allerdings kann die Feuchtigkeit in der Luft explosive Reaktionen hervorrufen.Lithium-Luft-Akkus brauchen daher Schutz-Membranen, die Wasser zuverlässig abhalten, Sauerstoff aber durchlassen. Gelingt dies, ist die Energiedichte rund zehnmal höher als bei aktuell eingebauten Akkus.
Dieses Primärproblem gilt es innerhalb der nächsten Jahre zu beseitigen. Und mit deutlich geringerem Gewicht wären dann Reichweiten von weit mehr als 500 Kilometern möglich. Allerdings ist Reichweite nicht alles. Ebenso wichtig sind eine lange Lebensdauer, hohe Ladefähigkeit, niedriges Gewicht und vor allem wettbewerbsfähige Kosten. Derzeit kostet allein die Batterie für ein E-Auto rund 10.000 Euro. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Projekte, die an einer Serienreife von Lithium- Luft-Akkus arbeiten, mit rund 5,6 Millionen Euro. In rund zwei Jahren soll klar sein, ob und ab wann Lithium-Luft-Akkus in E-Autos eingesetzt werden. Experten erwarten, dass die Lithium-Luft-Batterie in rund zehn Jahren serienreif sein wird.
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