Leichtere E-Autos, mehr Innenraum: CATL setzt Maßstäbe mit neuem Qilin-Akku
Der chinesische Akkuhersteller CATL stellt in Peking eine schnellladbare CTP-Batterie vor. Sie verspricht leichtere Autos, mehr Innenraum und Reichweite.
Die Qilin-Battery von CATL wird fortlaufend verbessert.
(Bild: catl)
Der chinesische Batteriehersteller CATL kündigt auf seinem „Super Technology Day“ im Rahmen der Beijing Auto Show unter anderem einen weiter verbesserten Nachfolger seiner Qilin-Batterie an. Sie soll das Gleiche können wie ihre Vorgänger, nur besser: mit einer dichteren Zellpackung leichtere Autos mit größerem Innenraum ermöglichen. Das ist nicht allein wegen der möglichen Vorteile interessant, sondern auch wegen der möglichen Dimensionen: CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited) ist laut China EV Data Tracker mit über 48 Prozent Marktanteil der größte Zulieferer für Elektroauto-Traktions- und Energiespeicherbatterien. BYD folgt in großem Abstand mit 17 Prozent.
CATL kann es sich also leisten, die Entwicklung auf allen vielversprechenden Feldern gleichzeitig voranzutreiben und damit die Chance zu erhöhen, als Erster mit einer neuen Technologie am Start sein zu können. So hat der Hersteller außer der Qilin-Battery auf seinem Tech-Day in Peking noch vier weitere Entwicklungen vorgestellt. Hier soll die Qilin-Battery im Mittelpunkt bleiben, weil sie angesichts der veröffentlichten Daten offenbar die beste Chance hat, neben dem Außenseiter Natrium-Batterie das nächste Großserienprodukt zu werden.
Jeder Akku ein eigenes Modul
CATL hat seit 2019 in bestimmten Elektroauto-Akkus die Systemintegration zum entscheidenden Faktor gemacht. Konsequenterweise handelt es sich dabei um Cell-to-Pack („CTP“)-Batterien, bei denen die Zellen (das sogenannte „Aktivmaterial“) direkt in einem die Fahrzeugstruktur unterstützenden Gehäuse mit dem Batteriemanagement („BMS“) zusammengefasst werden, um Bauraum und Gewicht zu sparen. Die übliche Modulebene gibt es nicht mehr. Vielmehr wird der ganze Akku zu einem großen Modul. Gleichzeitig kann durch eine geeignete Anordnung der Zellen die Kühlung und damit die Ladeleistung gesteigert werden, wie CATL schreibt. Um die Dichte des aktiven Materials zu erhöhen, hatten die Qilin-Akkus bisher eine NMC-Zellchemie. Konsequenterweise bleiben die Verpackungskünstler von CATL auch bei der neuen Generation dabei. Bei einem üblichen Bauraumbedarf wäre eine Reichweite von rund 1000 km möglich.
255 kg und 112 Liter pro Auto gespart
Die jetzt vorgestellte dritte Generation der Qilin Battery sei besonders interessant für Elektroautos mit großer Reichweite, sagt CATL, denn ihre gravimetrische Energiedichte erreiche mit 280 statt der bisherigen 255 Wh/kg einen neuen Bestwert. CATL vermeldet, dass ein solcher Akku nur 625 kg wiegen würde. Laut Hersteller bedeutet das eine Gewichtsreduzierung von 255 kg und eine Platzersparnis von 112 Litern im Vergleich zu einem gleichwertigen Batteriesystem mit LFP-Zellchemie. Das ist natürlich ein nicht ganz fairer Vergleich, denn die LFP-Zellchemie ist von Hause aus im Nachteil gegenüber NMC, und zwar bei Volumen und Gewicht. Dr. Wu Kai, Chief Scientist von CATL, gab in diesem Zusammenhang zu bedenken, dass Lithium-Eisenphosphat (LFP) sich seiner theoretischen Energiedichtegrenze nähert. Das bedeutet aber nicht, dass CATL Akkus mit LFP-Zellchemie nun abgeschrieben hätte. Auf bestimmten Feldern entwickelt CATL diese sogar sehr gezielt weiter.
- In seinen ebenfalls weiterentwickelten Shenxing-Speichern beispielsweise setzt der Hersteller weiterhin auf die robuste LFP-Chemie, um bei überschaubaren Kosten die Schnellladefähigkeit noch weiter zu steigern.
- Erst kürzlich vorgestellt hat CATL eine serienreife Natrium-Ionen-Batterie, Produktbezeichnung „Naxtra“, mit der die Kosten noch weiter gesenkt werden können. Nachteil der Technik ist mit 175 Wh/kg eine bescheidene Energiedichte, ein Vorteil die überragende Kältefestigkeit. Vielleicht entwickelt sie sich daher vorerst zu einer regionalen Nischenanwendung für Nutzfahrzeuge. Ein anderer Pluspunkt der Natrium-Zellchemie ist die Unabhängigkeit vom kritischen Rohstoff Lithium. Ihre Serienproduktion im GWh-Maßstab soll Ende 2026 anlaufen.
Strom und Wärme besser bewegen
Nach Herstellerangabe liefert die neue Qilin Battery mit drei Megawatt Spitzenleistung mehr als das Doppelte der Qilin-Rennbatterie der zweiten Generation, die es auf 1330 kW brachte. Das spricht für einen weiter gesenkten Innenwiderstand und für eine verbesserte Kühlung. Tatsächlich hat CATL im Sinne der thermischen Gesundheit und der Betriebssicherheit jede Zelle mit einem unabhängigen Abwärmekanal versehen. Beides, der gesenkte Widerstand und die gute Wärmeabfuhr, dürften nicht nur die Stromabgabe, sondern analog dazu auch die Stromaufnahme verbessern. Letzteres erhöht die Ladegeschwindigkeit. CATL spricht auf der Veranstaltung von einer Schnellladefähigkeit von 10 C. Die C-Rate (C für „Capacity“) ist das Verhältnis aus dem Lade- oder Entladestrom einer Zelle in Ampere (A) zur Kapazität der Zelle in Amperestunden (Ah). Vereinfacht gesagt also Ladedauer im Verhältnis zur Größe. Das könnte in einer Serienanwendung zwar noch deutlich verfehlt werden, doch die Hälfte wäre bereits geeignet, Laden fast so schnell wie Tanken zu machen.
Gesamthafte Vorteile
Weitere Vorteile der neuen Quilin-Generation seien ein auf das Fahrzeug bezogen um sechs Prozent gesenkter Energieverbrauch. Wahrscheinlich sind damit keine elektrischen, sondern vor allem die aerodynamischen Gewinne durch eine niedrigere Silhouette gemeint. Damit sollen 0,78 kWh pro 100 km eingespart werden können. Am Beispiel eines Autos mit dem oben erwähnten 625 kg wiegenden Akku ergäbe sich durch das geringere Gewicht eine um 0,6 Sekunden kürzere Beschleunigung von 0 auf 100 km/h, ein um 6,5 Prozent niedrigerer Schwerpunkt und ein etwa 1,44 Meter kürzerer Bremsweg. Gleichzeitig würde die Gewichtsentlastung die Lebensdauer der Fahrwerkskomponenten um 40 und die Lebensdauer der Reifen um über 30 Prozent verlängern, argumentiert CATL – freilich ohne ein Referenzfahrzeug zu benennen. Mit dem 112-Liter-Raumvorteil könnte in diesem Beispiel die Kopffreiheit um mindestens 18 mm verbessert werden.
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Hochgezüchteter Ableger
Einen weiteren Strang seiner Entwicklung beim CTP-Akku nennt CATL „Qilin Condensed Battery“. Man könnte sie als einen hochgezüchteten Qilin-Ableger bezeichnen, ist aber noch nicht so weit vorangeschritten. Er soll nach den genannten Zahlen aber mit NMC-Chemie durch eine nickelreiche Kathode und eine Silizium-Kohlenstoff-Anode bereits eine gravimetrische Energiedichte 350 Wh/kg sowie eine volumetrische von 760 Wh/l erreichen und dadurch Reichweiten von bis zu 1500 km ermöglichen. Um die gravimetrischen Gewinne auf die Spitze zu treiben, besteht das Gehäuse aus einer Titanlegierung. Es ist fraglich, ob die Kunden in der Autoindustrie solche teuren Lösungen auch für den Massenmarkt bezahlen werden.
Bei der Condensed Battery ist ein Serienanlauf noch unklar. Die Qilin Battery indes scheint in ihrer dritten Generation in Serie zu kommen, nur wann, bei welchem Hersteller und zu welchem Preis, verriet CATL auf der Veranstaltung in Peking noch nicht.
(fpi)