Neue AkkutechnologieBis 2025 will BMW erstes Modell mit Feststoffbatterie zeigen

Bis zum Ende dieses Jahrzehnts will BMW Elektroautos mit Feststoffbatterien in Serie bringen.

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Der BMW iX startet noch mit Lithium-Ionen-Akku © BMW
 

Der deutsche Autobauer BMW setzt beim Aufbau der Elektromobilität auch auf Feststoffbatterien. Geplant sei, ein erstes Fahrzeug, in dem die Technik präsentiert wird, deutlich vor dem Jahr 2025 vorzustellen, sagte Entwicklungsvorstand Frank Weber. Bis Ende des Jahrzehnts solle eine derartige Batterie für den Serieneinsatz umgesetzt werden. Die Energiedichte von Batteriezellen solle bis dahin um mindestens einen mittleren zweistelligen Prozentbereich steigen.

Wesentlich früher - nämlich 2022 - soll es beim chinesischen Start-up Nio soweit sein: In der rund fünf Meter langen Limousine ET7, die voll auf Teslas Model S und Porsche Taycan, zielt, verbirgt sich nämlich bereits eine Feststoffbatterie. Auch die Japaner von Toyota und Subaru arbeiten gemeinsam an dieser Technologie und wollen das erste damit bestückte Modell schon vor 2025 auf den Markt bringen.

So funktioniert eine Feststoffbatterie

Was den grundsätzlichen Aufbau anbelangt, ist ein Feststoffakku auch ein Modell, das mit Lithium-Ionen arbeitet. Diese Ionen wandern von Anode zu Kathode und geben dabei Energie ab. Der große Unterschied liegt im Elektrolyt. Jenes Material also, das die zwei Elektroden voneinander trennt und das die Ionen auf dem Weg zur Kathode passieren müssen.

Während dieses Elektrolyt in derzeitigen Batterien flüssig ist, besteht es hier – wie der Name schon verrät – aus einem festen Stoff, was neben dem schnelleren Ionenaustausch auch eine höhere Zyklenfestigkeit ergibt. Außerdem verliert der Akku im Alter keine Leistung und sogar der Abstand zwischen den Elektroden kann verkleinert werden, man spart also auch noch Bauraum.

Von einer Energiedichte von bis zu 460 Wattstunden pro Kilogramm ist die Rede, was einer Verdreifachung im Vergleich zu aktuellen Batterien entsprechen würde. Vor allem aber ist der neue Stromspeicher deutlich kälteresistenter, da kein flüssiges Material mehr zäh werden kann, was den Ionenaustausch erschwert und die Reichweite des E-Autos bei Minus-Temperaturen sinken lässt.

Vor- und Nachteile der Technologie

Ganz ohne Nachteile ist diese Bauart natürlich nicht. Allen voran der hohe Widerstand an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt. Dieser liegt bei 200 bis 2000 Ohm und macht sich vor allem dann bemerkbar, wenn in kurzer Zeit hohe Ladungen verschoben werden sollen. Sprich: beim Schnellladen oder hohem Stromverbrauch.

Dennoch ist Forschern an der TU Graz, die auch an Toyotas Akku-Typ mitentwickelt haben, mit LiTi2(PS4)3, einem Lithium-Titanthiophosphat (LTPS), ein großer Durchbruch gelungen. „Die Lithium-Ionen suchen mehr oder weniger ‚verzweifelt‘ einen geeigneten Platz und bewegen sich dabei sehr rasch durch die kristallografische Struktur von LTPS. Genau diese hohe Ionenbeweglichkeit wollen wir in Elektrolytkörpern für Feststoffbatterien haben“, sagt Martin Wilkening vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz und Leiter des ebendort angesiedelten Christian Doppler Labors für Lithium-Batterien.

Kommentare (8)
Stratusin
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Oh BMW will!

Ich denke, wollen tun viele. Es wird Zeit das BMW abliefert. Das zählt, nicht was man in zig Jahren will.

Kristianjarnig
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Ich denke BMW hat als einziger europäischer Autobauer bislang geliefert.

Und das schon vor einiger Zeit mit dem revolutionären i3 (den aber viele nicht wollen weil die Räder zu dünn sind. nona, bei einem Komprisslosen E-Auto) und dem HZybrid i8.

Kein einziger anderer europäischer Autohersteller war so mutig. Soweit dazu.

Fakt ist - danach hat BMW der Mut verlassen und sie bauen den selben Sch.... schönen E-Autos wie all die anderen mit einer Karosse die bald soviel wiegt wie davor ein Auto der Oberklasse.

Fakt ist - die haben geliefert, der Markt(also wir) war nicht soweit und wollte was mit breiten Reifen(so wie fast alle E-Autos die derzeit so angeboten werden im Mittel-und Oberklassesegment).

Denken Sie also das Sie ganz fair sind @Stratusin?

scionescio
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@Kristianjarnig: BMW hat einfach das Thema eMobilität ernstgenommen ...

... und es von der ökologischen und klimaschonenden Seite her betrachtet: ein kleines, leichtes BEV für bestimmte Nischenanwendungen mit minimalem ökologischen Fußabdruck (ähnlich wie zB Daimler schon Jahre zuvor mit dem eSmart).

Die Zeit war einfach nicht reif dafür und der Markt nicht groß genug - erst Elon Musk hat das Thema in eine ganz andere Richtung gebracht (leider!): BEVs waren plötzlich sinnlose Beschleunigungsmonster und sauteure Statussymbole für naive Angeber mit dem Wunsch nach einem grünen Mäntelchen für ihr spätpubertäres Imponiergehabe - der Klimaschutz ist bei diesen Akkugrößen reine Augenauswischerei und die Flut an ausgedientem Akkusondermüll wird uns in ein paar Jahren gewaltiges Kopfzerbrechen machen.

Der subventionierte BEV-Hype mit dem "Lokal emissionsfrei" Schmäh hilft gegen den Klimawandel genau gar nichts und füllt nur auf Kosten der zwangsbeglückten Konsumenten die Taschen von Energieversorgern, AKW-Betreibern und nicht zuletzt von großmäuligen Glücksrittern wie dem Herrn Musk - das Schlimmste dabei ist aber, das sinnvolle und nachhaltige Alternativen durch diese in eine völlig falsche Richtung abgebogene Zwischentechnologie, unnötig verzögert werden und auch zig Milliarden Steuergelder für bald obsolete Infrastruktur zum Fenster rausgeworfen werden.

Stratusin
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War und hätte,

hilft im Moment gar nichts. BMW wir weiter sehr viel Marktanteile verlieren, da die meisten Hersteller schneller sind.

Carlo62
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200 bis 2000 Ohm

Das müsste wohl Milliohm heißen, alles andere funktioniert nicht!

scionescio
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@Carlo: selbst wenn es nur 2 Ohm Übergangswiderstand sind, ist bei den gewaltigen Strömen die Verlustleistung und die dabei entstehende Wärme enorm (und natürlich auch sehr negativ für die Lebensdauer!) ...

... Feststoffbatterien haben zwar eine hohe Energiedichte, aber eine ganz schlechte Leistungsdichte dh es können weder große Ströme entnommen werden, noch große Ströme zugeführt werden.

Damit wird jedes Beschleunigen schwierig (sogar das Anfahren, wo kurzzeitig besonders viel Strom gebraucht wird, ist problematisch) und auch das starke Rekuperieren funktioniert nicht, weil eben nicht mit hohen Strömen geladen werden kann - von Schnellladen kann auch keine Rede mehr sein ... viel Spaß (und vor allem Geduld!) mit einem 100kWh Feststoffakku (Dyson, der da am weitesten war, hat deshalb den Versuch, ein BEV mit Feststoffakku zu bezahlbaren Preisen auf den Markt zu bringen, wegen wirtschaftlicher Aussichtslosigkeit abgebrochen).

Weil durch die größere Verbreitung auch die eklatanten Nachteile der BEVs bzgl Reichweite und Ladedauer immer deutlicher zum Vorschein kommen, versucht man mit solchen Meldungen die Konsumenten nach dem Prinzip Hoffnung bei Laune zu halten - das ändert aber nichts daran, dass das Thema mehr oder weniger ausgelutscht ist (Akkus gibt es seit vielen Jahrzehnten!) und nur mehr minimale Fortschritte erzielt werden, die aber in keinster Weise ausreichen, die prinzipbedingten Nachteile auch nur ansatzweise kompensieren zu können ... daher hat diese Zwischentechnologie schon längst ein Ablaufpickerl auf der Stirn.

Carlo62
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@scio

Dass ein Innenwiderstand von 2000 Milliohm (2 Ohm) untragbar für Hochleistungsakkus ist, das ist schon klar. Die herkömmlichen Lithium-Ionen Akkus haben einen Innenwiderstand von ca. 100 Milliohm und werden bei Schnelladung sehr heiss. Ich wollte nur darauf aufmerksam machen, dass im Artikel (wieder einmal) technischer Unsinn geschrieben wurde.

scionescio
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@Carlo: habe ich von dir auch so verstanden - ich wollte nur noch explizit auf das große Problem bei Festkörperakkus eingehen - die werden bei solchen Jubelartikeln gerne unter den Tisch fallen gelassen ....

... und es ist tatsächlich ein großes Ärgernis, dass solche haarsträubenden Fehler einfach gedankenlos abgeschrieben werden und so wenig techniches/physikalisches Grundverständnis vorhanden ist, dass es nicht einmal mehr auffällt.