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Eine Lithium-Schwefel-Kombination etwa ist für gravimetrische Energiedichten von über 400 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) gut. Allerdings ist der volumetrische Wert nicht besser als bei den aktuellen Batterien. Positiv formuliert heißt das also: Mit dieser Zellchemie wären die Stromautos leichter, was zumindest im Fall konventioneller Karosserien wie beim Volkswagen e-Golf ein Vorteil wäre. Der wiegt rund 400 Kilogramm mehr als ein TSI. Bisher schaffen die Lithium-Schwefel-Zellen im Laborbetrieb nur 200 bis 300 Lade- und Entladezyklen. Und der Wirkungsgrad liegt bei lediglich 70 bis 80 Prozent.

Revolution durch Lithium-Luft-Zellen

Noch höher sind die Verluste bei Lithium-Luft-Zellen. Je nach Ausführung geben sie nur gut 30 oder gut 50 Prozent von der Energie wieder ab, die sie aufnehmen. Trotzdem ist der Ehrgeiz hier besonders hoch, weil das Entwicklungspotenzial extrem ist. „Funktionierende Versuchszellen kommen auf deutlich über 1000 Wattstunden pro Kilogramm“, so Peter Bieker. Noch mehr ist möglich.

Die Schwierigkeiten liegen in der Zyklenfestigkeit – nur wenige Dutzend Umläufe werden zurzeit erreicht – sowie in der Frage, welchen Sauerstoff man nutzt. In der Atemluft liegt der Anteil nur bei rund einem Fünftel, was den Wirkungsgrad auf die genannten gut 30 Prozent drückt. Nutzt man reinen Sauerstoff, der in Flaschen mitgeführt wird, steigt der Wert auf über 50 Prozent.

Dennoch wären Lithium-Luft-Zellen „keine Evolution, sondern eine Revolution“, sagt Dr. Peter Bieker, und die Begeisterung in seiner Stimme ist spürbar. Bei aller Freude über die Fortschritte im Jetzt ist klar, dass „zu viel vom raren Bauraum im Auto durch inaktive Materialien eingenommen werden“, so Bieker. Nur ein Prozent des Gewichts wäre heute Lithium, „der Rest ist Verpackung“, und das bedeutet ein hohes Verbesserungspotenzial. An eine Serienproduktion ist trotzdem noch lange nicht zu denken; niemand weiß, wann es so weit sein könnte. Nur, dass es kaum in den nächsten zehn Jahren sein wird.

Bis dahin ist die Reichweite von E-Autos vor allem für Pendler und den Kurzstreckenbetrieb groß genug. Wie viele der 43 Millionen in Deutschland zugelassenen Autos fahren selten mehr als 100 Kilometer? Im Ersatz dieser Fahrzeuge liegt die beste Chance für den Erfolg Batterie-elektrischer Autos. Dazu muss sich nur ein Faktor stark verbessern: Der Preis. (mfz)