US-Forscher wollen Elektroauto in zehn Minuten auftanken

Als eines der zentralen Probleme bei der Durchsetzung der E-Mobilität gelten nach wie vor die vergleichsweise langen Ladezeiten, wenn man auf größeren Distanzen unterwegs ist. Mit neuartigen Schnellladesystemen reduziert sich diese zwar immer mehr, doch noch immer müssen E-Auto-Besitzer deutlich mehr Zeit an der Ladestation einkalkulieren als man dies vom Benzin- oder Dieseltanken kennt. Auch die stetig zunehmende Maximalreichweite der Elektrofahrzeuge löst dieses Problem nur zum Teil.

Kleinerer Akku, häufiger Laden – aber schneller

Ein Forscherteam an der Pennsylvania State University (PSU) will das Problem nun auf ungewöhnliche Art angehen: Ihre Akkus sind zwar kleiner, lassen sich aber dank eines neuen Ladedesigns schneller befüllen. Statt einer 150-kWh-Batterie sollen künftig 50-kWh-Modelle reichen. Da man diese bereits in 10 Minuten wieder voll hat, soll die dadurch verringerte Reichweite nicht stören. Weitere Vorteile sind geringere Kosten für das E-Mobil, weil der Akku kleiner ist; außerdem werden dadurch weniger Rohstoffe für die Produktion der Zellen benötigt.

Die Idee will der PSU-Maschinenbauprofessor Chao-Yang Wang zusammen mit dem Start-up EC Power umsetzen, das auch bei der Entwicklung geholfen hat. "Die kleineren, schneller aufladbaren Batterien werden die Batteriekosten und den Verbrauch kritischer Rohstoffe wie Kobalt, Graphit und Lithium drastisch senken und damit die Masseneinführung erschwinglicher Elektroautos ermöglichen", so Wang in einem Statement der Uni.

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Ladetechnik funktioniert mit herkömmlichen Batterien

Das neue Ladeverfahren wurde in einem Nature-Paper publiziert. Darin schreiben Wang und sein Team, es sei lange eine große Herausforderung gewesen, energiedichte Akkus wie die gebräuchlichen Lithium-Ionen-Batterien schnell zu laden. Ihr Ansatz ist "materialagnostisch", allerdings wird ein thermisch stabiles Doppelsalzelektrolyt verwendet. Um zu überwachen, was sich in der Batterie tut, wird sie mit einem digitalen Zwilling verglichen.

Die Batterien beim Laden konstant auf der richtigen Temperatur zu halten, ist bisher eine große Herausforderung für Batterie-Entwickler. Externe Kühl- und Erwärmungssysteme sind aber keine Lösung, glaubt Wang. Zentrales Element seiner Ladetechnik ist deshalb die sogenannte interne thermische Modulation, die als aktive Methode der Temperaturkontrolle innerhalb der Batterie arbeitet. Die Forscher entwickelten dazu eine neue Batteriestruktur, bei der eine ultradünne Nickelfolie als vierte Komponente neben Anode, Elektrolyt und Kathode zum Einsatz kommt. Die Nickelfolie wirkt als Stimulus und reguliert die Temperatur und Reaktivität der Batterie selbst. Im Labor wurden so hohe Ladegeschwindigkeiten erreicht. EC Power soll nun untersuchen, ob sich das Verfahren wirklich kommerzialisieren lässt.

(bsc)