Monat: Oktober 2023

Ein australisches Unternehmen will Akkuzellen entwickelt haben, die bis zu 60-mal schneller laden können als gängige Lithium-Ionen-Zellen. Gleichzeitig soll die neue Technologie günstiger, sicherer und einfacher zu recyclen sein. Ab 2024 sollen die ersten E-Auto-Akkus damit gebaut werden.

Die im australischen Brisbane ansässige Graphene Manufacturing Group (GMG) hat Akkuzellen entwickelt, die laut Entwickler bis zu 60-mal schneller als die besten Lithium-Ionen-Zellen laden und dreimal so viel Energie wie die besten Zellen auf Aluminiumbasis speichern können. Das würde bedeuten, dass beispielsweise ein E-Auto, das aktuell eine Stunde zum Laden benötigt, mit der neuen Technologie in nur einer Minute geladen werden könnte.

Die Zellen sollen zudem sicherer sein, da es keine Ampere-Obergrenze gibt, die eine spontane Überhitzung verursachen könnte. Dank der Basismaterialien für die Energiespeicher sollen diese auch nachhaltiger und leichter zu recyceln sein als bisherige Akkus.

GMG plant, seine Graphen-Aluminium-Ionen-Batterie zunächst als Knopfzellen Ende dieses oder Anfang nächsten Jahres auf den Markt zu bringen. Die für Elektroautos benötigten Pouch-Zellen sind für Anfang 2024 geplant. Die Batteriezellen sollen laut dem Nachrichtenportal Forbes auf einer Technologie des Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology der University of Queensland (UQ) basieren. Der Prozess umfasst Nanotechnologie, mit deren Hilfe Aluminiumatome in winzige Löcher in den Graphen-Ebenen des Akkus implementiert werden.

Tests in der Peer-Review-Fachzeitschrift Advanced Functional Materials kamen zu dem Schluss, dass die Zellen eine „herausragende Leistung bei hohen Raten […] aufweisen, die alle bisher bekannten AIB-Kathodenmaterialien übertrifft“.

„Sie lädt so schnell, dass sie im Grunde ein Superkondensator ist“, so GMG-Geschäftsführer Craig Nicol gegenüber Forbes. „Sie lädt eine Knopfzelle in weniger als 10 Sekunden auf.“ Die neuen Wunderzellen sollen zudem eine weitaus höhere Leistungsdichte als die derzeitigen Lithium-Ionen-Batterien bieten, gleichzeitig keine seltenen Erden benötigen und keine keine Probleme mit zu hohen Temperaturen aufweisen. „Bislang gibt es keine Temperaturprobleme. Zwanzig Prozent eines Lithium-Ionen-Batteriepacks (in einem Fahrzeug) haben mit der Kühlung zu tun. Es besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass wir diese Kühlung oder Heizung überhaupt nicht brauchen werden“, erklärt Nicol. „Sie überhitzen nicht und funktionieren bei den bisherigen Tests auch bei Temperaturen unter null Grad gut.“

Die neue Zelltechnologie könne laut Nicol auch so in industrielle Prozesse eingepasst werden, dass sie in die aktuellen Lithium-Ionen-Gehäuse passt, beispielsweise in die MEB-Plattform des Volkswagen-Konzerns. „Unsere [Akkus] werden die gleiche Form und Spannung wie die aktuellen Lithium-Ionen-Zellen haben, wir können aber auf jede beliebige Form umsteigen“, bestätigt Nicol.

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Die neue Akkutechnologie, die die Fraunhofer Institute zusammen mit The Netherlands Organisation entwickelt haben, soll Elektroautos weit mehr als 1.000 Kilometer Reichweite ermöglichen und sich auch mit unterschiedlichsten Batteriearten kombinieren lassen. Die Entwicklung der Technologie ist so weit fortgeschritten, dass die beteiligten Parteien eine Firma gegründet haben, die die industrielle Massenfertigung der Technologie vorantreiben soll,.

imago images / Sebastian Geisler

Die SALD-Akkus sind eine Weiterentwicklung der aktuellen Lithium-Ionen-Technologie. Durch eine ultradünne Beschichtung entsteht eine sogenannte „Artificial Solid-Elektrolyte Interphase“ (A-SEI), die gegenüber bisherigen SEI deutlich leistungsfähiger sein soll. Das soll sich sowohl auf die Kapazität und die Ladegeschwindigkeit, als auch auf die Langlebigkeit und Sicherheit positiv auswirken.

„SALD-Batterien bieten nicht nur dreimal mehr Reichweite für E-Autos als heutige Batteriezellen, sondern können auch fünfmal schneller aufgeladen werden“, heißt es auf den Seiten der neu gegründeten Firma. Damit könnte ein Elektroauto in zehn Minuten zu rund 80 Prozent und in 20 Minuten vollständig aufgeladen werden. Das Unternehmen habe laut eigener Aussage bereits die Neugierde vieler Investoren auf sich gezogen. Zudem würden bereits Gespräche mit Autobauern geführt.

2000 Kilometer Reichweite ohne Nachladen

Laut dem Unternehmen soll die Technologie auch bei den für die nähere Zukunft erwarteten Feststoffakkus angewandt werden können. Grundsätzlich soll die atomdünne Oberflächenbeschichtung auf allen Kathodenmaterialien funktionieren, die sich derzeit bei Batterieherstellern in der Überlegungs-, Erprobungs- oder Produktionsphase befinden.

SALD-Chef Frank Verhage verspricht, dass ein „E-Auto entweder mit kleineren Batterien weit über 1000 Kilometer oder mit größeren Akkupacks in Zukunft sogar über 2000 Kilometer ohne Nachladen fahren“ kann, wenn das Auto über eine SALD-Batterie verfügt. Dabei gehe es nicht um theoretische Reichweitenrekorde, sondern um einen alltagstauglichen Akku, der selbst bei sportlich-dynamischer Fahrweise und Klimaanlage oder Heizung nach 1.000 Kilometern noch mindestens 20 bis 30 Prozent Restladung besitzt, erklärt Verhage. Die ersten Autos sollen laut dem Unternehmenschef ab 2022 mit den neuen Akkus ausgestattet werden.

Die SALD BV verfügt nach eigener Aussage bereits über alle notwendigen Patente und hat Fertigungsmaschinen für Kleinserien in Betrieb. Die Technologie soll dann zukünftig aber auch in anderen batteriebasierten Geräten zum Einsatz kommen: So könnten mit den SALD-Batterien Smartphones gebaut werden, die nur einmal pro Woche aufgeladen werden müssen.

Der Name er neu gegründeten Firma mit Sitz im niederländischen Eindhoven lautet SALD BV und leitet sich vom Namen des patentierten Verfahrens ab: SALD steht für „Spatial Atom Layer Deposition“ und beschreibt ein Verfahren, mit dem sogenannte Atombeschichtungen aufgetragen werden können.

Diese Beschichtung wird die Akkus in regelrechte Superbatterien verwandeln. Wenn man unterstellt, das dieses Versprechen war wird, macht es durchaus Sinn, mit dem Kauf eines E-Auto vielleicht doch noch ein-zwei Jahre zu warten. Fakt ist aber, das eine solche Reichweite mit Sicherheit den Durchbruch der E-Mobilität bedeutet.