nanoFlowcell Entwicklung
 

Wunder aus der Dose

Die Akku-Technik bleibt die Achillesferse der Elektromobilität. Immer wieder wollen findige Entwickler die Schwachstellen Gewicht, Ladedauer und Energiegehalt mit Wunderakkus lösen – in die Serie hat es bisher keiner geschafft.

30.04.2015 Press Inform

Spätestens mit dem Tesla Model S sind Elektroautos aus der Nerd- und Birkenstock-Ecke gerollt, längst stellen die Stromer keine automobile Verzichtserklärung mehr dar. Doch was hilft die Coolness, wenn beim Nachtanken ganze Nächte vergehen? (Schon mal ein Model S an der normalen Steckdose aufgeladen?) Forscher auf dem ganzen Erdball tüfteln an einer Lösung dieses Problems – an Akkus, die den Zeitaufwand des Aufladens auf ein erträgliches Maß reduzieren und gleichzeitig die Leistung der Batterien erhöhen sollen. Damit die Elektroautos nach dem kurzen Hype bis vor drei Jahren doch noch eine Chance auf Massen-Verbreitung bekommen.

Tesla Model S

Schnellladeakku aus Singapur

Eine solche Sensations-Meldung kommt aus Asien. Wissenschaftler der Nanyang Technology University (NTU) in Singapur haben einen Akku entwickelt, der sich innerhalb von nur zwei Minuten zu 70 Prozent laden lässt – damit läge man auf dem Zeitniveau einer Kraftstoff-Tankstelle. Innerhalb von fünf Minuten sollen die Zellen dann sogar komplett gefüllt sein. Schnelles Laden ist eigentlich Gift für die sensiblen Zellen. Nicht so, bei der Batterie aus Singapur. Die neuen Akkus sollen bis zu 10.000 Ladevorgänge wegstecken ohne großartig zu altern und so bis zu 20 Jahre am Leben bleiben. Auch das wäre deutlich länger als die aktuellen Akkus.

Der Kniff hinter der neuen Lithium-Ionen-Batterie ist eine neu entwickelte Anode, bei der statt Graphit ein Gel aus Titandioxid eingesetzt wird. Dieses Material weder teuer noch selten, es wird in Sonnencremes und bei der Herstellung von Lacken verwendet. Aus dieser Substanz haben die Forscher kleine Röhren entwickelt, deren Durchmesser etwa ein Tausendstel eines menschlichen Haares beträgt. Da die Nanotubes genannten Röhrchen keine Additive benötigen, um die Elektronen an der Anode zu binden, soll das Laden deutlich schneller möglich sein. Doch die Wissenschaftler brauchen noch Geld, um einen großen, funktionstüchtigen Prototypen zu bauen, und solange sich die Szenarien nicht unter alltäglichen Real-Bedingungen reproduzieren lassen, bleibt eine Portion Skepis. Ein Knackpunkt könnte bei dieser Technik die Wärmeentwicklung bei derart schnellen Ladevorgängen sein. Dennoch versprechen die Wissenschaftler, dass ihr Konzept in zwei Jahren einsatzbereit sein kann. Immerhin basiert die Technik der singapurer Wissenschafter auf herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus und die neue Anode ist schon patentiert.

Ryden Dual Carbon Battery

Szenenwechsel: Japan. Das Unternehmen Power Japan Plus hat einen Akku namens „Ryden Dual Carbon Battery“ entwickelt, bei der die Anode und Kathode aus biologisch hergestelltem Carbon bestehen. Auch das Elektrolyt ist eine organische Chemikalie, seltene Erden und Schwermetalle, die bei konventionellen Batterien vorkommen, sind bei dieser Batterie außen vor. Deswegen soll der Akku biologisch abbaubar sein, aber auch 20 Mal schneller laden als die herkömmliche Variante und auch nicht so schnell altern. Power Japan Plus verspricht eine Reichweite von 500 Kilometer und eine Ladezeit von 20 Minuten. An dem Projekt sind namhafte Techniker, wie der Chefingenieur Kaname Takeya beteiligt, der die Nickel-Kobalt-Aluminium-Kathode für die Batterie im Toyota Prius und im Model S von Tesla ersonnen hat. Die Planungen sind schon sehr weit gediehen, aber auch hier muss die Alltagsfähigkeit in Dauertests noch erwiesen werden.

Flusszelle von nanoFlowcell

Mit großem Bohei hat die Liechtensteiner Firma nanoFlowcell im vergangen Jahr auf dem Genfer Salon schicke futuristische Sportwagen präsentiert, die ihre Energie aus Flussbatterien beziehen. Wie der Name schon verrät, wird bei diesen Akkus die elektrische Energie in einer Flüssigkeit gespeichert. Also haben die Elektroautos Quant F und Quantino statt fester Batterien Tanks an Bord, die die mächtigen E-Maschinen mit Power versorgen. Das Konzept der Flusszellenbatterie stammt aus dem letzten Jahrhundert, als die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA solche Energiespeicher konstruierte. Beim Prinzip der der Redox-Flow-Batterie zirkulieren die beiden Elektrolyte, eine mit positiver Ladung und eines mit negativer Ladung, in zwei getrennten Kreisläufen und tauschen über eine Membrane Ionen aus. So bekommen die E-Motoren Saft. Diese Form der Batterie soll günstig sein und große Reichweiten ermöglichen. Noch ist die Liechtensteiner Firma den Funktionsbeweis allerdings schuldig geblieben. nanoFlowcell-Chef Nunzio La Vecchia dazu: „Wir werden den Quantino noch dieses Jahr fahren“

nanoFlowcell Entwicklung

Hart-Elektrolyt-Konzept von Seeo

Genau den entgegengesetzten Weg beschreitet das Start-Up Seeo. Statt eines flüssigen Elektrolytes, wie es auch bei konventionellen Lithium-Ionen-Akkus verwendet wird, setzten die Kalifornier auf ein festes. Das Elektrolyt enthält zwei Polymerschichten: eine weiche und eine harte, die wie eine Barriere zwischen Elektroden wirkt und damit Kurzschlüsse vermeiden soll. Die in den Laboren des US-Energieministeriums entwickelte Technik soll billiger sein, mehr Leistung versprechen, als aktuelle Batterien und sich ohne Probleme mit bestehenden Produktionsanlagen herstellen lassen. Dieses Hart-Elektrolyt-Konzept haben andere Firmen verwendet, aber damit keine so guten Werte, bei der Speicherkapazität erreicht. Seeo will dieses Problem gelöst haben, verrät aber noch nicht, wie. Auch ein Dauertest mit über 1.000 Ladezyklen steht noch aus.

Doppelte Speicherkapazität von Solid Energy

Wieder eine andere Technik betrachtet die ebenfalls amerikanische Firma Solid Energy als zukunftsträchtig: Eine neue extrem dünne Anode aus Kupfer, die mit Lithium beschichtet ist, soll laut den Plänen von Solid Energy in Kombination mit einem neuen Elektrolyt, das eine hohe Stromdichte bei Zimmertemperaturen verspricht, eine doppelte Energiedichte bringen. Die beträgt angeblich 1.200 Wattstunden pro Liter, im Vergleich zu den 600 Wattstunden pro Liter herkömmlicher Batterien. Solid Energy hat seinen Ursprung im weltbekannten Massachusetts Institute of Technology (MIT) und ist schon Partnerschaften mit Akku-Herstellern eingegangen. Erste Produkte sollen nächstes Jahr auf den Markt kommen.

Neutrino: Energie aus dem Nichts

Das Projekt Neutrino hingegen will die ganze Lade-Diskussion ad absurdum führen, indem Akkus quasi aus dem Nichts wieder mit Energie gefüllt werden sollen. Vor einigen Jahrzehnten hatten Wissenschaftler winzige Neutrinoteilchen entdeckt, die mit einer Energie von bis zu 1.000 Teravolt durch das Weltall schießen. Diese Energieträger will das deutsch-amerikanische Unternehmen nun verwenden, um Energie zu gewinnen. Das wäre wohl die Lösung jeglicher Energieprobleme, da der Strom der sehr leichten Elementarteilchen nicht abreißt. Doch wie dieses abenteuerliche Vorhaben gelingen soll, darüber schweigt sich der Mann hinter „Neutrino Inc“ – Holger Thorsten Schubart – aus und Wissenschaftler sind skeptisch, dass dieses Vorhaben überhaupt möglich ist. Doch vielleicht belehrt uns Schubart, der eigentlich Immobilienmakler ist, eines Besseren und wir können den Nachfolger des aktuellen Tesla Model S mit Nano-Teilchen aus dem Weltall voll-zoomen. Dem Image des Elektro-Autos würde eine Prise Science Fiction sicher nicht schaden.

  • Teki

    Letztendlich wird man selten ein Model S an der Steckdose laden müssen, außer man plant es sowieso – etwa in einem Hotel, wo man übernachtet, Urlaub, …. wo es egal ist. Sonst gibt es Schnelllader, zu Hause ne Garage und das Auto ist immer geladen.
    Es braucht nur mehr kleine Fortschritte, die Technologie ist bereits jetzt genug für 80% aller Fahrer und Fahrten.
    Die meisten fahren pro Tag ca. 30 km im Durchschnitt, legen aber an Ihrem Fahrbedarf die eine Urlaubsfahrt nach Jesolo als Meßlatte. Selbst nach Jesolo muss man aber mit einem Model S nur max. zweimal zwischenladen, so – dont worry – außerdem stehen dann alle auf der einen Urlaubsfahr sowieso 10 Stunden im Stau – das ist genug Zeit zum Laden :)

  • Sara Musinowski

    Damit das Moegliche geschieht, muss immer wieder das Unmoegliche versucht werden, H. Hesse. Das gilt fuer alle Lebensbereiche.
    Auch alle Forschungsteams haben eines gemeinsam, sie streben nach hoher Energieeffizienz und -leistung, um unsere Mobilitaet und Energieversorgung zu verbessern bzw. damit gesundheitsgefeahrdende Emissionen abzubauen. Dahinter steckt enorme Leidenschaft und Hingabe an die Sache selbst. So auch bei den Wissenschaftlern der Berliner Neutrino Inc., die bereits letzten Herbst 2014 Ihre Innovationen der neuen Technologien von der Umwandlung unsichtbarer Sonnenenergie mittels Neutrinis in Energie veroeffentlicht hatten. Mehr Infos dazu http://www.neutrino-energy.com
    Ich erinnere mich noch gut an die 80iger und 90iger, wo keiner daran glaubte, dass man neben Telefonie und Faxen auch Mobiltelefonie und Computer-Technologien anwenden kann. Fuer den Laien immer noch unerklaerlich und unsichtbar. Nur weil wir es nicht sehen und beruehren koennen, funktionieren diese Dinge aber dennoch, ja sie durchdringen und bestimmen mittlerweile sogar unseren Alltag. Also auch ein Nichts was seit den letzten 25 Jahren begonnen hatte und nun zum unserem Heil gepriesen wird. Und wer koennte sich eine Welt OHNE vorstellen…
    Und was sollen denn da diese Anspielungen gegen den Vollblutunternehmer und promovierten Mathematiker, H.T.Schubart, bitte? Er ist sich sehr wohl bewusst in seiner Rolle als Vorreiter angefochten zu werden. Denn es war ja schon immer so, dass die alten Strukturen, den Neuen nicht weichen wollen, ja Fortschritt sogar verlacht oder verhindert wurde? Forschungsprojekte brauchen Vorfinanzierungen. So investiert dieser Mann mit seinen Gewinnen aus der Immobilienbranche in die Neutrino Inc. Den Pionieren und Visionaeren unseren Respekt bitte! Alle die nicht begreifen wollen, dass wir eine Energiewende zu unser aller Nutzen brauchen, sollten sich langsam den Schlaf aus den Augen wischen und erwachen.

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