Feststoff-Zelle mit 720 Wh/kg
Neue China-Batterie soll 2.000 Kilometer erlauben
Talent New Energy stellt eine neue Batteriezelle mit extrem hoher Energiedichte von 720 Wh/kg vor. Damit wären in einem E-Auto 2.000 km Reichweite drin. Doch schafft es der Feststoff-Akku in die Serie?
17.04.2024
Markus Schönfeld
Foto: Hersteller / Schönfeld
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Während einer Youtube-Präsentation stellte Batteriehersteller CATL einen neuen Superakku vor, der trotz günstiger LFP-Chemie superschnell geladen werden kann.
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Innerhalb einer Stunde kann dieser Akku theoretisch vier mal von null auf 100 Prozent geladen werden. Anders gesagt: Eine volle Beladung dauert nur 15 Minuten.
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Für eine Fahrzeugbatterie üblicher Größe könnten somit an einem HPC-Lader mit bis zu 300 kW rund 400 km innerhalb von nur zehn Minuten nachgeladen werden. Bei der Shenxing Plus sind es in gleicher Zeit 600 km.
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Schon im Frühjahr kündigten die Chinesen am Rande der Messe Auto Shanghai 2023 an, noch in diesem Jahr mit der Produktion einer Superbatterie zu beginnen, die eine enorme Leistungsdichte von 500 Wh/kg besitzt. Damit wäre dieser chinesische Akku sogar für den Luftverkehr geeignet.
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CATL will zudem 2023 eine neue Lithium-Ionen-Zellgeneration auf den Markt bringen: die CTP-3.0-Batterie, genannt Qilin.
Foto: Contemporary Amperex Technology Co., Limited
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CATL will die Zelle auf allen Ebenen verbessert haben. Besonders stolz sind die Chinesen auf die starke Volumennutzungseffizienz und Energiedichte.
Foto: Contemporary Amperex Technology Co., Limited
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CATL forscht aber auch intensiv auf anderen Akku-Themenfeldern. Ab 2023 will das Unternehmen ebenfalls eine Natrium-Batterie produzieren.
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Wegen der überschaubaren Energiedichte, der guten Kältefestigkeit sowie der hohen Sicherheit galten Natrium-Batterien lange als kommende Lösung für Stationärspeicher. CATL verwendet bislang Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen für große stationäre Speicher.
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In Großserienautos (hier das Modell Han) hat erstmals der chinesische Hersteller BYD die günstige und sichere Zellchemie eingesetzt.
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Mit der Anordnung der Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen zur so genannten Blade-(Klingen)-Batterie hat BYD deren geringe Energiedichte im Akku teilweise kompensiert. Der Natrium-Zelle traut CATL auch eine gute System-Integrations-Effizienz zu (siehe folgende Grafik).
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Schon die erste Generation der Natrium-Zelle sieht CATL bei den meisten Eigenschaften bis auf die Energiedichte vor der Lithium-Eisen-Phosphat-Zelle oder gleich auf.
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CATL will Lithium- und Natrium-Zellen kombinieren.
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Die von CATL als AB-Batterie bezeichnete Hybridlösung soll die Temperaturfestigkeit der Natrium-Zelle beispielsweise mit der Energiedichte der Lithium-Ionen-Zellen kombinieren.
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Das Batteriemanagement eines solchen Hybrid-Akkus wäre kompliziert und müsste die unterschiedlichen Eigenschaften und Ladezustände separat ansteuern.
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Der Preis des gesamten Akkus könnte natürlich gegenüber einem reinen Lithium-Akku günstiger sein.
Foto: CATL
Vollmundige Ankündigungen zu einer bald erhältlichen Feststoffbatterie gab es in den vergangenen Jahren viele. Doch in die Serienfertigung oder gar in eine Elektroflotte hat es bisher noch kein Konzept geschafft. Auch das chinesische Start-up Talent New Energy stellte bisher nur Akkus mit halbfesten Elektrolyten vor. Die wurden von Fachleuten immerhin preisgekrönt. Jetzt zeigen die Entwickler einen festen Prototypen, der einiges mehr draufhaben soll.
Die neue Zelle nutzt eine Lithium-Metall-Kathode und soll es auf eine Ladekapazität von 120 Ah und eine Energiedichte von 720 Wh pro Kilogramm Akkugewicht bringen. Zum Vergleich: Die halbfesten Super-Akkus des Unternehmens schafften bisher maximal 400 bis 500 Wh/kg. In diesem Bereich ist der Qilin-Akku vom Batterie-Riesen CATL zu finden (siehe Bildergalerie). Die neue, dritte Generation von Talent New Energy soll dank ultradünner Verbundoxidschichten keine flüssigen Anteile mehr im Elektrolyt enthalten und somit temperatursicher und extrem schnellladefähig sein.
Anode aus Mangan
Viel verraten die Chinesen bisher nicht zum technischen Aufbau der neuen Super-Zelle. Allerdings erwähnt Talent New Energy "hochkapazitative Elektroden-Materialien". Damit ist nicht nur die Lithium-Metall-Kathode (also der Minus-Pol), sondern auch die Anode (Pluspol) gemeint. Diese soll aus lithiumreichen Mangan-Materialien bestehen. Bei der Aufbaubeschreibung wird es hingegen etwas geheimnisvoll. Ein "integriertes Gießverfahren" soll nämlich im Elektrolyten ein besonders effizientes Ionen- und Elektronentransportnetz in den flexiblen Schichtmaterialien gewährleisten. Leider bleibt es bei dieser allgemeinen Erklärung.
Ob und wann diese Festkörperchemie in die Serienproduktionen überführt werden kann, bleibt ebenso offen. Wenn es allerdings dazu käme, sind bei einer solch hohen Energiedichte tatsächlich gewaltige Reichweiten möglich. Die Batterie eines modernen Elektroautos könnte zumindest rechnerisch 2.000 Kilometer zwischen zwei Ladestopps zurücklegen. Doch die große Frage bleibt: Wann ist es so weit?