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So, 09:08 Uhr
07.05.2017
25 Jahre Lithium-Ionen-Batterien aus Nordhausen

Eines ist sicher: E-Mobilität kommt

800 km Reichweite mit neuen Li-Ionen-Speichertechnologien für die Elektromobilität ab 2018? Dazu ein Beitrag von Tim Schäfer, Geschäftsführer Envites Energy, Nordhausen, der seine Ausführungen mit einem Rückblick beginnt...


Oft wird heute immer noch behauptet, die Elektromobilität sei aufgrund von Systemgrenzen der Lithiumbatterien, insbesondere bezüglich der Reichweite und Kosten oder auch der Nachhaltigkeit stark limitiert oder eigentlich ungeeignet. Aber stimmt das denn und gibt es bereits neuartige Systemkandidaten, an denen auch in Deutschland entwickelt wird?

Zunächst einmal ein interessanter Blick zurück in die Nordhäuser Industriegeschichte: Auch das nordthüringische Nordhausen am Tor zum Harz ist seit 25 Jahren auch für Li-Ionen-Batterien bekannt. Damals durfte der Autor dieses Beitrages an der Gründung der GAIA Akkumulatorenwerke mitwirken, deren Vorlauf eine Deutsch-Dänische Gruppe war.

Erste Konzepte entstanden im Rahmen einer Forschungskooperation bereits 1992, vor 25 Jahren. Bereits Mitte der 90-er Jahre wurde hier dann schon in eigener Kleinserienfertigung an Batteriesystemen mit Elektrolyten gearbeitet, die in einer gefüllten Polymermatrix eingebettet waren. Eine frühe Entwicklung auf dem Weg zur heute gefragten Feststoffbatterie. Noch war die Zeit damals dafür aber wohl zu früh, die Eigenschaften der Batterien noch optimierungsbedürftig, die Materialien kommerziell kaum verfügbar.

So entschied man sich in Nordhausen, innovative aber „klassische“ Li-Ionen-Batteriezellen zu entwickeln. Das gelang auch ganz gut. Bekannt wurde damals auch eine 288V Hybridbatterie (2001), die heute im technischen Museum steht. Man stelle sich nur einmal vor, Thüringen hätte dieses Projekt weiterführend unterstützt. Dann wäre es schon möglich gewesen, dass, wie im Freistaat Sachsen (mehr als vier große Werke und Einrichtungen), dieses Thema im Norden Thüringens „noch besser“ zu entwickeln.

Wie ist der Stand der wiederaufladbaren Lithiumbatterien? Heute gibt es Lithiumbatterien, deren Spitzensysteme geeignet für die Elektromobilität sind, bereits 300 Wh/kg erreichen und etwa ab 2018 sollen kommerziell schon 400 Wh/kg folgen! So positionierten sich führende Hersteller, unter anderem aus Japan. Auch die deutschen Wettbewerber im Bereich der Li-Ionen-Batterien setzen auf Konzepte, die auch Feststoffsysteme umfassen können. Hier kann Lithium direkt als Anode eingesetzt werden. Innovationen nicht zuletzt in der Betriebssicherheit solcher Systeme ermöglichen dies.

Der Trend in den Kathodenmaterialien, eine Li-Ionen-Batterien ist hermetisch abgeschlossen und gasdicht, bietet eine ganze Reihe von Optionen, deren Darstellung und Differenzierung hier zu weit führen würde. Natürlich suchen die Forscher weltweit intensiv danach, stabile, kostengünstige und umweltfreundliche Materialien einzusetzen. Aber auch in Deutschland gibt es hier seitens der Forschung und auch der Industrie tolle Beiträge, die Deutschland auch in Sachen neuer Speichersysteme der nahen Zukunft zugute kommen könnten, wenn man die richtigen Weichen stellt.

Aber auch Lithium-Schwefel Batteriesysteme werden propagiert. Ein LithiumS-Envites Energy Batteriesystem auf Basis einer Entwicklung kann derzeit bereits 300Wh/kg zeigen, die evolutionär 400 und schließlich 500 Wh/kg in der gravimetrischen Energie ausweisen sollen (angekündigt für 2018) und integrieren. Somit könnte es auch dieser neue Ansatz in die elektromobile Zukunft schaffen. Ein innovatives Batteriesystem.

Der Akku soll in Bälde aufgrund von Energiedichten der Zellen bis 500 Wh helfen, das „gefühlte“ Reichweitenproblem in der Elektromobilität aufzulösen. Auch ein LithiumS-Speichersystem kann die Reichweiten auf mehr als 800 km bringen, mit anderen Worten, heute bereits mögliche Reichweiten von 400- 500 km verdoppeln. Jetzt geht es darum, solche Batteriesysteme auf Herz und Nieren zu prüfen, vor 2019 werden solche Systemakkus noch nicht in die Serie kommen.

Experten in Deutschland sehen den Schlüssel heute in: Li-Metall-Anoden, mehr als in Li/Schwefel und Li/Luft. Eines ist aber sicher: Weiterentwicklungen der Li-Ionen- Batterien werden mindestens das nächste Jahrzehnt wirtschaftlich weiter dominieren. Oder es kommen Durchbrüche in Alternativtechnologien, was durchaus möglich ist.
Tim Schäfer
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