Akku-Experte: „Auch 1000 Kilometer Reichweite sind möglich“

Akku-Experte: "Auch 1000 Kilometer Reichweite sind möglich"

Copyright Abbildung(en): Prof. Maximilian Fichtner | VW AG

Der Batterie-Experte Maximilian Fichtner sieht in den kommenden Jahren große Fortschritte bei den Stromspeichern für E-Autos. Insbesondere erwartet der Ulmer Professor für Festkörperchemie Entwicklungssprünge bei Speichermaterialien, aber auch beim Aufbau künftiger Akkus. Zu diesen Themen gab er bei VW ein Interview.

Fichtner rechnet damit, dass beim Anodenmaterial der bislang reine Graphit schon bald durch eine Mischung mit Silizium ersetzt werden könnte. Da dieses Halbmetall eine zehnmal höhere Speicherdichte aufweise als Graphit, würde der Energiegehalt der Batterien deutlich steigen. Zudem könnten künftige Batteriesysteme bei gleicher Größe fast doppelt so viel Speichermaterial aufnehmen. „Das ist ein wichtiger Hebel für höhere Reichweiten.

Die von vielen ersehnte Festkörper-Batterie bietet laut Fichtner die Möglichkeit, das Mineral Graphit am Minuspol durch metallisches Lithium zu ersetzen. „Das würde Reichweiten-Steigerungen von 30 bis 40 Prozent bringen – deshalb gilt die Technologie als heiliger Gral der Batterieforschung.“ Er sehe in diesem Bereich durchaus Chancen, allerdings blieben – unabhängig von möglichen Kosten – große Unsicherheiten, weil es Festkörper-Batterien noch nicht in industrieller Ausprägung gebe.

Lithium-Ionen-Akkus hingegen seien erprobt und erschwinglich. Mit der Einführung nachhaltiger Kathoden-Materialien wie Lithium-Eisenphosphat sei die wichtige Marke von 100 Dollar pro Kilowattstunde Strom unterschritten worden. „Das ist die magische Grenze, unterhalb derer ein Elektroauto kostengünstiger wird als ein Verbrenner.“ Ob oder wie schnell das mit der Festkörper-Batterie gelingt, lasse sich heute noch nicht sagen.

In einem aber ist sich Fichtner sicher: „Elektrische Reichweiten deutlich über 500 Kilometer werden bald selbstverständlich sein.“ Selbst 1000 Kilometer seien durchaus möglich. Insgesamt sei die Entwicklung der Fahrzeuge auf einem guten Weg. Baustellen sehe er dagegen bei der Lade-Infrastruktur. So müssten flächendeckend leistungsstarke Schnellladesäulen aufgestellt werden. „Wir müssen Städtern ohne eigene Wallbox ermöglichen, ein E-Auto bequem zu laden.“ Zudem seien einheitliche Preise beim Laden unterwegs unabdingbar. „Das Elektroauto hat im Pkw-Bereich die beste Klimabilanz aller Antriebsarten – wir sollten deshalb dafür sorgen, dass sich die E-Mobilität durchsetzt.

Kritik am Abbau von Batterie-Rohstoffen kann Fichtner verstehen. Bei Kobalt allerdings hält er einen kompletten Ausstieg für möglich und auch geboten. Wegen der Menschenrechts-Problematik, aber auch wegen begrenzter Reserven. Mit Lithium-Eisenphosphat sei eine gute Alternative bereits vorhanden. Das Material sei kostengünstig, nachhaltig verfügbar und ungiftig. Beim Lithium hingegen zeichne sich bisher kein überzeugender Ersatz ab. „Allerdings reichen die weltweiten Vorräte erheblich länger als bei Kobalt – und zur Gewinnung aus Salzseen gibt es ebenfalls Alternativen.

Quelle: Volkswagen – Pressemitteilung vom 23. April 2021

Über den Autor

Wolfgang Plank ist freier Journalist und hat ein Faible für Autos, Politik und Motorsport. Tauscht deshalb den Platz am Schreibtisch gerne mal mit dem Schalensitz im Rallyeauto.

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Fromme Sprüche und Wunschdenken von einem Europäer der auf Feststoffbatterien der Zukunft schwört.
Warum den so lange geschlafen? Und anderen die Li Yonen Batterien die immer noch Stand der Technik sind, welche sie erfungen haben, zu überlassen.Besser er würde sich dem Recycling zu wenden. Dort gibt es Potential. Schliesslich haben bis auf einige Japaner bei den Hybrids, alle solche drin.Lithium Reserven in Europa aufbearbeiten.Diese seltenen Erden könnte man aus den verbrauchten Batterien wieder verwenden, wenn der Aufwand nicht teurer wäre als Neubeschaffung.

Von welchen „seltenen Erden“ redest Du? In Akkus ist davon nichts zu finden oder zu recyceln. Außerdem ist das Recycling längst ausgearbeitet und mit über 90% Rückgewinnung auch schon sehr gut. Es fehlt lediglich an der Masse um daraus ein lohnenswertes Geschäft zu machen, denn die Lithiumzellen halten mindestens 10 Jahre.

So sieht es aus. Recycling Pilotanlagen gibt es, aber keine großen Akkumengen zum Recyclen. Die fahren alle noch durch die Gegend. Selbst VW & Co haben angekündigt sich dem Thema zu widmen. Schließlich haben sie die Rohstoffe irgendwann man teuer eingekauft.

Aber am Ende muss und wird es ein Kreislauf werden, der beim Verbrenner schlicht und ergreifend nicht möglich ist. Ich pumpe über Millionen Jahre entstandenes Öl aus der Erde und verbrenne es. Es löst sich also praktisch in Luft auf. Beim Akku packe ich die Rohstoffe rein und sie machen ihren Job. Allerdings degradieren sie dabei. Aber es sind immer noch Elemente die nicht verschwinden. Wenn der Akku also „hinüber“ ist, ist das Zeug alles noch drin. Ich muss es nur wieder raus holen. Und das geht Stand heute wenn ich mich recht erinnere mit bis zu 95% Ausbeute.

Es ist auch ein Fakt, dass an der Festkörperbatterie mit Hochdruck geforscht wird. Vor 2025 werden wir da aber nichts sehen. Sie hat neben der Energiedichte eben auch den Vorteil, dass sie nicht brennbar ist, da kein flüssiger brennbarer Elektrolyt vorhanden ist. Es ist gut, wenn die Forschung auf vielen Gleisen läuft. Das erhöht die Chancen für einen Durchbruch.
Für Lithium wird sich wohl so schnell auch kein Ersatz finden. Es ist nunmal so, dass Lithium das Metall mit dem kleinsten Atomen ist (siehe Periodensystem). Dadurch hat es einfach die höchste Mobilität.

Wie viele Prozent der Nutzer benötigen ernsthaft 1.000km Reichweite? Solche weiten Fahrten sind die absolute Ausnahme. Wer einmal im Jahr so eine Strecke zurücklegt, der braucht so einen Akku auch nicht. Der Akku sollte in einer Größenordnung liegen, in der er regelmäßige und gelegentliche Fahrten abdeckt. Und für die Ausnahmen sollte er einen guten Schnelllader haben. Alles andere ist Ressourcenverschwendung aus unbegründeter Reichweitenangst. Der Großteil der Nutzer wäre wohl mit 500km Reichweite locker bedient.

Farnsworth

In der Theorie richtig, in der Praxis in der breiten Masse nicht. So ist das nunmal. Herr Duesmann hatte dazu so eine Theorie: er erwartet, dass die Reichweiten erstmal weiter steigen und dann aber wieder fallen werden, wenn die Nutzer realisieren, dass sie die Reichweite nicht brauchen. Um die Verbrennerfahrer aber erstmal rüber zu ziehen, braucht man die Reichweite. Auch ein Außendienstler, der sicherlich locker mal 500km bei flottem Tempo am Stück abreißt, wird das anders sehen.

Außendienstler sind in der Tat ein Problem. Ich habe neulich mit einem Freund diskutiert. Für ihn kommt ein Elektroauto nicht infrage. Er fährt öfter 1.000 km am Tag. Das dann auch mit hoher Geschwindigkeit, damit die 1.000 km am Tag überhaupt möglich sind. Ein allgemeines Tempolimit würde dabei helfen diese Einstellung zu ändern. Denn wenn er sowieso nicht mit 200 km/h über die Bahn ballern kann, kommt vielleicht auch ein Elektrofahrzeug infrage.

Und die Sinnhaftigkeit solcher Aufträge würden dann auch vielleicht noch mal nachgedacht werden. Denn man beauftragt nur deswegen keine regionale Firma, weil es geht, nicht weil es nachhaltig wäre.

Farnsworth

Last edited 1 Monat zuvor by Farnsworth

Das ist der Punkt. Ein Tempolimit würde den Wandel zur e-Mobilität definitiv beschleunigen. Was viele auch übersehen: Wenn Deutschland wirklich Weltmarktführer beim autonomen Fahren werden soll, wie sich Super-Andi das denkt, dann kommen wir um ein Tempolimit ohnehin nicht drumrum. Die hohen Geschwindigkeitsunterschiede auf deutschen Autobahnen sind das größte Hindernis für die Implementierung des autonomen Fahrens…

Das Problem aktuell ist doch das die Herstellerangaben immer noch fern der Realität sind.
Perfekt wäre eine Reichweite von 400KM bei 120KMH das wäre die Reichweite die nötig wäre um den letzten Zweifler zu überzeugen und dabei eine Ladezeit von maximal 15min für diese Reichweite.
Ich hoffe das Tesla seine 4680er so baut wie versprochen dann heulen alle Hersteller ab Ende des Jahres 🙂

Tesla baut selten wie versprochen.

Es gibt bestimmt eine große Bandbreite an Reichweiten-Vorlieben und Nutzungsszenarien. Meine persönliche Vorliebe kommt Deiner Reichweite von 500km recht nahe: Nach ca. 4 Stunden Autobahn benötige ich eine Pause, also nach rund 500km. Wenn man noch dazurechnet, dass nach zehn Jahren Autonutzung im schlimmsten Fall die Akkukapazität noch 70% beträgt, dann wäre meine Wunschreichweite zum Zeitpunkt des Kaufs >=715km.

Das sind doch alles Worstcase-Betrachtungen. Unser Twizy ist jetzt 9, da sehe ich nichts von 70% Kapazität. Niemand fährt ständig Strecken >500km. Der größte Anteil der Strecken beträgt < 50km.

Mach 90% nach 10 Jahren daraus und Du hältst in 10 Jahren halt nach 450km an. So what?

Farnsworth

Die Degradierung der Batterien geht angeblich deutlich langsamer, hängt natürlich vom Ladeverhalten ab – > wenig Supercharging -> schont die Batterie. Weiters vermute ich, dass wir in fünf Jahren die Batterien locker tauschen können. NIO zeigt es schon vor …https://www.youtube.com/watch?v=hTsrDpsYHrw

„Weiters vermute ich, dass wir in fünf Jahren die Batterien locker tauschen können. NIO zeigt es schon …“

Mit jedem weiteren Hersteller in EU und jedem weiteren eAuto-Modell wird es defakto immer unwahrscheinlicher, dass es (von einigen Sonderfällen wie Kleinfahrzeuge, Flottenanwendungen o.ä. mal abgesehen) Wechselakkus für EU geben wird.

Wahrscheinlicher aber wird IMHO, dass die Akkus immer länger halten werden!

Ich lade meinen E-Up normalerweise nur auf 70% damit der Akku länger hält. Das ist mit keiner Komforteinbuße verbunden. 100% benötige ich nur, wenn ich Langstrecke fahre. Also vielleicht 10 Mal im Jahr.

Wechselakkus machen wieder ein Akkumietmodell nötig. Ich würde mir meinen gekauften Akku doch nicht wegwechseln lassen wollen. Das ist auch viel umständlicher als einfach einen Stecker in ein Auto zu stecken. Kommt für mich nicht in Frage. Was die wenigsten wissen ist, dass der Zoe dafür vorbereitet ist. Renault hatte eine Kooperation mit Betterplace. Auch das Model S hatte dieses Feature. Eingestampft: zu wenig Nutzer.

Farnsworth

Du fährst in vier Stunden auf deutschen Autobahnen keine 500 km, wenn Du am Tag fährst. Auch nicht mit einem 911er. Hier ne Baustelle, da ein kleiner Stau und Deine Durchschnittsgeschwindigkeit geht rapide in den Keller.

Wie bei fast allen anderen Aspekten beim Autokauf auch: Es geht nicht ums „brauchen“ sondern ums „wollen“.
Wenn der Kunde bereit ist für ein BEV mit 1000km Reichweite mehr Geld auf den Tisch zu legen dann soll er es, wenn technisch machbar, auch bekommen.

@Farnsworth: Früher, als die Autos noch wesentlich höhere Spritverbräuche hatten, gab es Reichweiten, die deutlich geringer gewesen sind, als die heutiger Elektroautos. Ich erinnere mich, dass ich mit meinem K70 keine 400 km weit ohne Nachtanken gekommen bin. Kein Mensch hat sich darüber aufgeregt. Moderne Elektroautos schaffen deutlich höhere Reichweiten und man reklamiert dies. Das ist Jammern auf hohem Niveau.

Aber nach 5 Minuten tanken konnten Sie wieder 400Km fahren.

In erster Line lade ich mein Elektroauro zu Hause, wenn ich es nicht brauche. Damit muss ich auch keine 5 Minuten warten. Wenn ich größere Stracke fahre mache ich in der Regel Pausen, in der Zeit lade ich die Batterie. Auch da benötige ich keine zusätzliche Zeit. In wenigen Fällen muss ich tatsächlich warten. Über das Jahr gesehen benötige ich aber für das Laden deutlich weniger Zeit, als früher für das Tanken.

Das ist noch gar nicht so lange her. Mein SLK hat sich 10l reingetan, da leuchtete nach 450km die Tankleuchte. Da bin ich trotzdem mit an den Gardasee gefahren. Und ich habe auch Pausen auf der Fahrt gemacht (unabhängig vom Tanken).

Farnsworth

Da geht aber noch was nach unten, aber halt mit dem Gasfuss vorsichtig sein, genau wie beim BEV. Der SLK ist jetzt nur noch ganz selten unterwegs.

Die jetzigen Reichweiteangaben sind sowieso nur Theorie. Im Winterhalbjahr geht’s noch weiter runter. Man kann sich auch selbst die Taschen voll hauen und glaubt dann selbst noch daran.

Als erstes muss mich hier für meinen Bruder Quaster mal entschuldigen.
Ich habe ihn schon öfters gesagt er soll die Leute im Netz nicht so aufziehen. Die haben ihn alle durchschaut, das er hier nur stänkern will.
Aber er hört nicht 🙂
Ich fahre selber eine E-Auto und er weiß, das er nicht lästern darf.
Nun macht er es bei euch.

Quaster ab nach Hause. Es gibt kein Abendbrot!

Nö, da gibt es ja nichts zu beschönigen. Wer E-Auto fährt weiß, dass eine kalte Batterie und vor allem die Heizung die Reichweite verringern. Wenn der Vortrieb maximal effizient ist, haut die Heizung halt besonders rein. Beim Verbrenner nutzt man diese ansonsten weggeworfene Energie dafür. Dafür heizt der Verbrenner auch im Sommer, wenn man die Wärme nicht braucht.

Im Alltag hat dieser Mehrverbrauch durch Heizung aber keinerlei Relevanz. Höchstens, dass ich bei kurzen Fahrten die Heizung ausschalte. Im Winter habe ich ja eh ne dicke Jacke an. Die ziehe ich nur auf längeren Strecken aus.

Farnsworth

Bei meinem Kia e-soul mit 64kwh Batterie sind es gerade mal 16-20km an Reichweitenverlust. Von 425km bei vollem Akku im Stadtverkehr . Lächerlich!

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