E-Mobilität: Die gesamte Autokarosserie dient als Batterie

Faserwerkstoffe ermöglichen eine neue Klasse von Stromspeichern mit hoher Stabilität. Die sollen eine tragende Funktion in E-Bikes oder Elektroautos übernehmen.

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Prototyp einer mehrschichtigen Struktur-Batterie aus Faserwerkstoffen

(Bild: Marcus Folino)

Von
  • Jan Oliver Löfken

Gut eine halbe Tonne bringt allein die Lithium-Ionen-Batterie in einem typischen Elektroauto mit etwa 50 Kilowattstunden Speicherkapazität auf die Waage. Meistens packen die Ingenieure den massigen Stromspeicher in die Bodengruppe ihrer Fahrzeuge und passen daran das Design der Karosserie an. Einen eleganteren und unterm Strich leichteren Aufbau versprechen dagegen Stromspeicher, die zugleich eine tragende Rolle in der Karosserie spielen können. Einen neuen Typ solcher "masselosen Batterien" entwickelten nun schwedische Wissenschaftler um Leif Asp von der Chalmers Universität in Göteburg.

"Auf der Basis von Kohlefasern haben wir eine Struktur-Batterie mit einer hohen Festigkeit entwickelt", sagt Leif Asp. Zusammen mit seinen Kollegen fertigte er einen mehrschichtigen, relativ flachen Stromspeicher. Der Kohlefaser-Werkstoff diente dabei als negative Elektrode. Als positive Elektrode nutzten sie mit Lithiumeisenphosphat beschichtete Aluminiumfolie.

Zwischen den Elektroden setzten sie einen Elektrolyten mit einem Gerüst aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff. Dieser Aufbau zeigte sich in Belastungsversuchen relativ stabil mit einer hohen Festigkeit von 25 Gigapascal. Das ist zwar noch deutlich weniger als für hochfeste Stähle, könnte aber für weniger stark belastete Bauteile in einem Fahrzeug ausreichen.

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Erste Prototypen dieser neuen Struktur-Batterien erreichten eine Energiedichte von 24 Wattstunden pro Kilogramm und damit etwa ein Fünftel von Lithium-Ionen-Batterien auf dem Markt. Das klingt auf dem ersten Blick zwar gering. Doch da diese Struktur-Batterien einzelne Karosserie-Bauteile aus Blechen oder Faserwerkstoffen ersetzen könnten, ließe sich das Gesamtgewicht eines Elektroautos bei gleicher Reichweite deutlich reduzieren.

Für Autobauer werden diese Struktur-Batterien interessant, wenn das Team um Leif Asp – wie derzeit geplant – sowohl die Festigkeit als auch die Energiedichte verdreifachen könnten. Reif für den Einsatz sind diese Struktur-Batterien heute noch nicht. Doch laut Asp habe die nächste Generation mit der Festigkeit von Aluminium und etwa der halben Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien ein fantastisches Potenzial.

Nicht nur Elektroautos, Boote oder gar Flugzeuge könnten davon profitieren. "In einigen Jahren wären dann auch kompakte Smartphones, Laptops und E-Bikes mit dem halben Gewicht von heute möglich."

(bsc)