Eiserner Wille: Batteriezellen ohne Nickel und Kobalt für E-Autos

Billiger und robuster als die üblichen Nickel-Kobalt-Zellen sind solche mit Lithium und Eisenphosphat. Zum Serieneinsatz fehlte bisher nur etwas Energiedichte.

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Es geht ums Geld: Batteriesysteme mit Lithium-Eisenphosphatzellen (LFP) sind billiger als die weit verbreiteten NCM-Kathoden. LFP-Zellen sind bewährt und solide, brauchen aber viel Platz. Eine Weiterentwicklung auf dieser Basis ist bereits in der Erprobung.

(Bild: Northvolt)

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Tesla und der Batterieproduzent CATL arbeiten an einer kobalt- und nickelfreien Zellchemie: Das in China produzierte Model 3 Standard Range Plus (Test), also die Einstiegsvariante, könnte bald damit ausgerüstet sein. So berichtete es im Februar 2020 unter anderem der Branchendienst für Elektromobilität Electrive.net unter Berufung auf Reuters und andere Quellen. Was genau Tesla und CATL (Contemporary Amperex Technology) planen, ist nicht bekannt. Meistens ist die Rede davon, bewährte Lithium-Eisenphosphatzellen (LFP) einzusetzen. Möglich ist aber auch, dass diese Zellchemie weiterentwickelt wurde. Das wichtigste Ziel ist die Kostensenkung.

Für jede Zellchemie gilt, dass sich die Eigenschaften für die Nutzung als Traktionsbatterie im Elektrofahrzeug widersprechen können. Ähnlich wie bei einem Autoreifen verschlechtert sich oft ein Parameter, wenn ein anderer verbessert wird. Für den Einsatz im Pkw sollten Batteriezellen in den letzten Jahren vor allem eine immer bessere volumetrische und gravimetrische Energiedichte haben. Pro Liter des begrenzten Bauvolumens und pro Kilogramm Gewicht muss mehr Strom gespeichert werden können. Das war und ist der Trend.

Kobalt- und Nickel-freie Zellchemie (4 Bilder)

Tesla plant angeblich, die Basisversion des Model 3 („Standard Range Plus“, im Bild die deutsche Ausführung) für den chinesischen Markt mit Lithium-Eisenphosphatzellen (LFP) von CATL auszustatten. LFP-Zellen brauchen mehr Platz, sind aber äußerst robust und vor allem preisgünstig.
(Bild: Christoph M. Schwarzer)

Um das zu erreichen, werden vor allem die Mischungsverhältnisse an der Kathode verändert. Häufig werden Nickel, Kobalt und Mangan (NCM) eingesetzt. War der Anteil vor einigen Jahren noch gleich groß – das spiegelte sich in der Bezeichnung NCM 111 wieder – hat er sich inzwischen deutlich zugunsten von mehr Nickel verschoben. Zurzeit sind häufig NCM 622 (also 60 Prozent Nickel) im Einsatz, und die ersten Fahrzeuge mit einer NCM 811-Kathode kommen gerade auf den Markt.

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