Kostensparende E-Auto-Batterie kurz vor dem Ziel?

Das US-Start-up 24M hat in Labortests mit neuen Batterien die Energiedichte existierenden Produkte deutlich übertroffen. Das hat ihre eine Finanzspritze für den Bau ihrer ersten Fabrik eingebracht.

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Kostensparende E-Auto-Batterie kurz vor dem Ziel?

(Bild: 24M)

Lesezeit: 3 Min.
Von
  • James Temple

2010 versprach das Start-up 24M billigere und bessere Batterien mit höherer Energiedichte, deren Elektroden keine inaktive Materialien mehr enthalten sollten. Eine höhere Energiedichte bedeutet günstigere, leichtere und länger haltende Batterien und verspricht Elektrofahrzeuge ohne Preisschock und Reichweitenangst sowie Smartphones, die keinen zusätzlichen Akku benötigen, um den Tag durchzustehen. Acht Jahre später sind die neuen Batterien zwar immer noch nicht erhältlich. Doch jetzt scheint die Entwicklung einen groß Schritt nach vorne gemacht zu haben.

Das Ziel des Start-ups ist, das Design der Lithium-Ionen-Batterie zu vereinfachen und inaktive Materialien daraus zu entfernen. In Standardversionen wie in einem Tesla-Fahrzeug sind die Elektroden in Schichten angeordnet, die dann zu einer sogenannten Jelly Roll zusammengewickelt sind. Durch die Verwendung anderer Materialien kann 24M vier- bis fünfmal dickere Elektroden gießen und diese Anoden und Kathoden sofort in einer Zelle miteinander verbinden. Dieser Ansatz verkürzt den Herstellungsprozess und reduziert den Bedarf an inaktiven Materialien wie Kupfer, Aluminium und Kunststoffen erheblich. Dies senkt wiederum die Kosten und den Energiebedarf und stellt sicher, dass mehr Elektroden für die Kernaufgabe der Energiespeicherung zur Verfügung stehen.

Die 24M-Akkus im Labormaßstab haben eine Energiedichte von 280 bis 300 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg). Das übertrifft die rund 250 Wh/kg der meisten auf dem Markt befindlichen Top-End-Batterien. Das Unternehmen arbeitet auch an einem neuen technischen Weg, um Lithium-Ionen-Batterien mit Energiedichten von etwa 500 Wh/kg zu entwickeln. Im Labor haben die Entwickler damit bereits Dichten von mehr als 350 Wh/kg erreicht. Allerdings setzt das einen sehr dicken Separator zwischen den Elektroden voraus, der zur kommerziellen Nutzung noch verkleinert werden müsste.

Ende Dezember gab 24M bekannt, dass es eine Finanzierung in Höhe von fast 22 Millionen Dollar eingeworben hat, die es in die Produktionsstätte und in die Forschung investieren wird, um die Energiedichte weiter zu erhöhen. Die Hauptinvestoren sind zwei japanische Unternehmen, der Keramik- und Elektronikkonzern Kyocera Group und das Textil- und Handelsunternehmen Itochu. Das in Cambridge, Massachusetts angesiedelte 24M will nächstes Jahr mit einem Industriepartner zusammenarbeiten, um eine kleine kommerzielle Anlage zu entwickeln, und hofft, die ersten Produkte im Jahr 2020 auf den Markt zu bringen.

Auch viele andere Unternehmen und Forscher geben Gas bei der Entwicklung von Batterien mit höheren Energiedichten, indem sie zum Beispiel an anderen Elektroden und Festelektrolyten arbeiten. Noch ist nicht klar, welche Unternehmen und Standards letztendlich das lange Wettrennen um eine höhere Dichte gewinnen werden. Die Sieger könnten allerdings die riesigen und immer noch wachsenden Märkte für die Stromversorgung von Geräten, Netzen, Fahrzeugen und eines Tages sogar von Flugzeugen dominieren.

(vsz)