Eine größere Reichweite auf der Straße bedeutet, dass Fahrzeuge nicht mehr zum Aufladen anhalten müssen. Auf See ermöglicht sie solarbetriebenen Booten die Energieunabhängigkeit. Da die Reichweite durch Batteriealter, Hitze und Kälte erheblich reduziert wird, ist ein größerer Sicherheitsspielraum von unschätzbarem Wert.
Die Steigerung der Energiedichte erfordert neben der Zellchemie auch eine optimierte Verpackung. Längere Batterielebensdauern ermöglichen neue Optionen; eine Batterie mit einer Reichweite von einer Million Meilen ist in Sicht. Zwei Ansätze werden bevorzugt, um die Zell-Modul-Verpackung zu vereinfachen, ähnlich wie Supermärkte Lebensmittel übermäßig verpacken. Tesla vergrößert sein zylindrisches Modul und verzichtet auf das separate Pack, indem es die Module fest in ein großes Strukturbauteil des Chassis integriert. Für ein vertikal integriertes Unternehmen wie Tesla ist dies eine hervorragende Idee. Für traditionelle OEMs, die mit Zulieferern zusammenarbeiten müssen, gestaltet sich dies deutlich schwieriger. Hinzu kommen Fragen der Zweitnutzung und des Recyclings.
General Motors scheint diesen Weg jedoch einzuschlagen, da das Unternehmen seine Wertschöpfungskette zunehmend vertikal integriert. Die Ultium-Batterie basiert auf einem modularen System, der sogenannten Zell-Modul-Baugruppe (CMA). Zellen und Module bleiben dabei gleich; die Modulkombination und das Packdesign variieren je nach Fahrzeug, um einen schnellen Einstieg in verschiedene Fahrzeugsegmente zu ermöglichen. Die CMA bildet die mechanische Struktur des Fahrzeugs und stellt die primäre Stromverbindung zwischen den Zellen und dem Antriebssystem dar. Die Module sind für Pouch- und prismatische Zellen ausgelegt.
Im alternativen, modullosen Ansatz bietet MCLA nach eigenen Angaben seit 2012 Bag-Zellen an. CATL, BYD und LG Chem werden in Kürze mit der Serienproduktion nachziehen. Es werden Verbesserungen von bis zu 30 % beim Fahrzeuggewicht und der Reichweite genannt. LG Chem hat die Entwicklung seiner Modul-Pack-Integrationsplattform abgeschlossen. Diese soll Berichten zufolge doppelt so viele Zellen aufnehmen können wie herkömmliche Modulplattformen. Dadurch lassen sich die Kosten um 30 % senken und die Energiedichte um 10 % steigern. Dies bedeutet signifikante Vorteile hinsichtlich Absatzkapazität und Wiederverkaufswert der Fahrzeuge, die diese Technologien nutzen.
Ist das die Zukunft? Superkondensatoren sind ähnlich wie Batterien aufgebaut und haben in Hybrid-Kleinstwagen bereits viele Lithium-Ionen-Batterien ersetzt. Geely setzt stark auf große Superkondensatoren und ersetzt damit teilweise die Batterien in seinen Mild- und Vollhybridfahrzeugen. Skeleton Technology gibt an, eine Absichtserklärung über eine Milliarde Dollar von einem großen Automobilhersteller erhalten zu haben. Superkondensatoren haben den Vorteil, dass sie sich beim Laden und Entladen nicht ausdehnen und zusammenziehen. Daher entwickelt ein Lamborghini-Labor gemeinsam mit dem MIT ein modulloses, gehäuseloses und selbstregenerierendes Superkondensatorgehäuse. Das Imperial College London konkurriert mit diesem Projekt und prägt den Begriff „masselose Energie“. Damit ist ein Fahrzeug gemeint, das weder Platz noch Gewicht für die Energiespeicherung benötigt, da die Karosserie einen doppelten Zweck erfüllt. Zukünftige Versionen von Festkörperbatterien sollen zyklenstabil sein – man darf gespannt sein, was als Nächstes kommt.
Autor: Dr. Peter Harrop, Vorsitzender von IDTechEx
