Magnesium-Akkus sollen Elektroautos Beine machen

Die Lithium-Ionen-Akkus, die heute in Autos und verschiedensten elektrischen Geräten zum Einsatz kommen, sind schwer, teuer in der Produktion und erreichen in vielen Bereichen nicht die erforderlichen Leistungsdaten. Am Mobility-Department des Austrian Institute of Technology (AIT) arbeiten Forscher deshalb an neuen Konzepten, die vor allem elektrischen Fahrzeugen zum Durchbruch verhelfen sollen. “Einerseits suchen wir hier nach neuen Elektroden-Materialien, die bessere Lithium-Akkus erlauben, andererseits erforschen wir komplett neue Energiespeicher auf Basis von Magnesium”, erklärt Christian Chimani, Leiter des Mobility-Departments am AIT. Vor allem von den Magnesium-Zellen verspricht sich die Wissenschaft einige Vorteile.

“Das Material ist - im Gegensatz zu Lithium - einfach zu verarbeiten und praktisch unbegrenzt verfügbar, was den Preis für Akkus deutlich reduzieren könnte. Durch die Fähigkeit von Magnesium-Ionen mehr Elektronen aufzunehmen als ihre Lithium-Pendants sollte sich zudem eine höhere Energiedichte realisieren lassen”, erklärt der Leichtmetall-Experte. Das bedeutet, dass sich bei gleicher Größe der Akkus nicht nur die potenzielle Reichweite für Elektrofahrzeuge, sondern auch der Preis und das Gewicht deutlich reduzieren lassen sollten. Dementsprechend ist das Interesse an dem österreichischen Forschungsprojekt europaweit groß. Chimani und sein Team hoffen, in drei Jahren einen ersten Prototypen einer Magnesium-Batterie entwickeln zu können, sofern alles nach Plan läuft.

Neuer Ansatz

“Der Einsatz von Magnesium in Akkus für elektrische Antriebe ist noch kaum erforscht, unsere Arbeit ist grundlagenorientiert”, sagt Chimani. Verbesserte Akkus sind für die weitere Entwicklung von Elektromobilitätskonzepten essentiell. Die Reichweite der E-Autos, die in diesem Zusammenhang oft bemüht wird, ist für viele Experten dabei gar nicht der entscheidende Faktor. “Heutige Batterien bringen Autos unter guten Bedingungen 100 bis 160 Kilometer weit, das reicht für viele Anforderungen aus, vor allem im urbanen Bereich. Für alles, was darüber hinausgeht, gibt es mit Hybrid-Antrieben flexiblere Lösungen. Mangelnde Reichweite ist nicht der springende Punkt”, sagt Chimani.

Das heißt nicht, dass die Reichweiten nicht verbessert werden, aber die Faktoren Gewicht und Preis sind mindestens genauso wichtig. “Die Autoindustrie gibt die für Massentauglichkeit nötige Reichweite normalerweise mit 500 Kilometer an. Das wäre mit heutiger Lithium-Ionen-Technologie möglich. Mit 700 bis 800 Kilo schweren Batterien, die 40.000 bis 80.000 Euro kosten, könnte das Äquivalent zu einem Benzinmotor mit 85 kWh erreicht werden”, erklärt Chimani den Kompromiss, den Hersteller heute immer eingehen müssen. Am AIT steht vor allem die Reduktion des Gewichtes im Zentrum. “Das Ziel muss sein, 100 statt 200 Kilogramm Batterien in einem Auto zu haben. Das ist besonders wichtig für Langstrecken-Elektrofahrzeuge, wo das Batteriepackgewicht etwa ein Viertel des Fahrzeuggewichts ausmacht. Aktuelle Studien zeigen, dass jede zehnprozentige Reduktion des Fahrzeuggewicht den Energieverbrauch um fünf Prozent senkt”, so Chimani. Dank Fortschritten in der Batterietechnik werden wir auch E-Autos mit 500 Kilometer Reichweite in einigen Jahren zu vertretbaren Preisen und in einer technisch sinnvollen Gewichtsklasse sehen. “Das ist drin, wird aber länger als fünf Jahre dauern”, so der AIT-Experte.

Öko-Strom

Auch die Öko-Bilanz der E-Autos muss noch verbessert werden, wenn eine massenhafte Verbreitung Vorteile bringen soll. “In Österreich sind wir diesbezüglich in einer vorteilhaften Situation, weil ein Großteil unseres elektrischen Stroms aus Wasserkraft entsteht. EU-weit wird das auch besser, aber eben langsam”, so der Departmentleiter. Um der E-Mobilität zum Durchbruch zu verhelfen, muss sich neben der Infrastruktur und der Technik allerdings auch die Politik weiter entwickeln. “ Ich denke dabei vor allem an steuerliche Vorteile aber auch Anreize speziell für städtische Bereiche, etwa an gemeinsame privilegierte Fahrspuren für Busse und E-Autos. Fördermöglichkeiten sind ja schon heute gegeben”, so Chimani.

Dieser Artikel entstand im Rahmen einer Kooperation zwischen AIT und futurezone.