Elektroautos mit 1.000 Kilometer Reichweite durch neues Batteriekonzept

Dresden - Die begrenzte Reichweite von Elektroautos ist ein vieldiskutiertes Thema. Ein Grund ist der Platzbedarf der Batterien. Fraunhofer-Wissenschaftler wollen mehr Platz für Batteriezellen im E-Auto schaffen und so die Kapazität und Reichweite deutlich erhöhen.

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden und die Partner ThyssenKrupp System Engineering sowie IAV Automotive Engineering haben unter dem Markennamen Embatt das Bipolar-Prinzip, das von der Brennstoffzelle bekannt ist, auf die Lithium-Batterie übertragen. Ziel ist es, mit diesem Konzept Batterien platzsparender im Auto unterzubringen.

Hoher Platzbedarf für Batterien in Elektroautos
In Elektroautos stecken je nach Modell Hunderte bis Tausende separate Batteriezellen. Jede einzelne ist von einem Gehäuse umhüllt, über Anschlüsse und Leitungen mit dem Auto verbunden und von Sensoren überwacht. Gehäuse und Kontaktierung nehmen mehr als 50 Prozent des Raums ein. Die aufwändige Bauweise raubt Platz. Ein weiteres Problem ist, dass an den Anschlüssen der kleinteilig aufgebauten Zellen elektrische Widerstände entstehen können, die die Leistung reduzieren.

Neues Konzept schafft mehr Platz für Batterien und höhere Reichweite
Mit dem neuen Konzept wollen die Projektpartner die Batteriezellen nicht kleinteilig getrennt nebeneinander aufreihen, sondern großflächig direkt übereinander stapeln. Der gesamte Aufbau für Gehäuse und Kontaktierung fällt somit weg. So passen mehr Batterien in das Auto. Durch die direkte Verbindung der Zellen im Stapel fließt der Strom über die gesamte Fläche der Batterie. Der elektrische Widerstand wird dadurch erheblich reduziert. Die Elektroden der Batterie sind so konstruiert, dass sie Energie sehr schnell abgeben und wieder aufnehmen können. "Durch unser neues Packaging-Konzept hoffen wir mittelfristig die Reichweite von Elektroautos auf bis zu 1.000 Kilometer zu steigern", sagt Dr. Mareike Wolter, Projektleiterin am Fraunhofer IKTS.

Keramische Materialien speichern Energie
Wichtigster Bestandteil der Batterie ist die Bipolar-Elektrode – eine metallische Folie, die mit keramischen Speichermaterialien beidseitig beschichtet wird. Eine Seite wird dadurch zur Anode, die andere zur Kathode. Als Herz der Batterie speichert sie die Energie. "Wir nutzen unser Know-how bei keramischen Technologien, um die Elektroden so zu designen, dass sie möglichst wenig Platz benötigen, viel Energie speichern, einfach herzustellen sind und lange halten", so Wolter. Im Labor funktioniert der Ansatz bereits. Erste Tests im Fahrzeug streben die Partner bis 2020 an.