Neuer Rekord bei Energiedichte von Feststoffakkus
Feststoffakkus sind einer der großen Hoffnungsträger der Batterieforschung. Nicht nur, weil sie sicherer sind, sondern auch, weil sie deutlich höhere Energiedichten als die bisher üblichen Lithium-Ionen-Batterien erreichen können. Das heißt: Ein Akku mit derselben Größe könnte ein Vielfaches der Reichweite bei E-Autos oder der Laufzeit bei Smartphones ermöglichen.
Die potenzielle Größe dieses Vielfachen, ist jetzt um ein Stück gewachsen. Im chinesischen Staatsfernsehen CCTV hat Welion einen neuen Rekord verkündet.
824 Wattstunden pro Kilogramm
Demnach hat der chinesische Akkubauer im Labor eine Energiedichte von 824 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) erreicht. Zum Vergleich: Übliche Lithium-Ionen-Akkus für E-Autos haben Zellen mit etwa 250 Wh/kg. Ein Elektroauto, das damit 600 km weit kommt, würde mit Welions Festkörperbatterie fast 2.000 km schaffen.
Das Beispiel ist stark simplifiziert und hängt von weiteren Faktoren ab, wie Bauweise des Akkupacks, benötigte Batteriecontroller, etc. Reichweiten jenseits der 1.000 km im Alltagsbetrieb sollten damit jedenfalls realistisch möglich werden. Das gilt auch für kompaktere E-Autos, die aufgrund ihrer kleineren Akkupacks derzeit nur auf Reichweiten um die 300 km kommen.
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Vorteil von Feststoffakkus
Mehr Energie auf kleinerem Raum
Feststoffbatterien können deutlich mehr Energie speichern als herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus. Das bedeutet: Größere Reichweite bei gleichem Platzbedarf oder kleinere, leichtere Batterien für dieselbe Reichweite.
Weniger Brandgefahr, mehr Sicherheit
Statt einer brennbaren flüssigen Elektrolytlösung nutzen Solid-State-Akkus einen festen Elektrolyten, der nicht entflammbar ist. Dadurch sinkt das Risiko von Überhitzung, Kurzschlüssen oder Explosionen erheblich.
Schnelleres Laden und längere Lebensdauer
Feststoffbatterien ermöglichen höhere Ladegeschwindigkeiten. Außerdem altern sie langsamer, was die Lebensdauer der Batterie deutlich verlängert.
Wichtige 1.000er-Marke soll geknackt werden
Welion betont, dass Akkus mit dieser hohen Energiedichte noch kein Massenprodukt sind. Der technische Durchbruch erforderte die Nutzung von teuren Rohstoffen, speziell im Bereich der Sulfid-basierten Elektrolyte. Welion prognostiziert, dass solche Feststoffakkus deshalb zuerst in Bereichen eingesetzt werden, die weniger preisgetrieben als der Automarkt sind. Als Beispiel nennt er etwa humanoide Roboter.
Und der Hersteller gibt noch einen Ausblick: „Wir erwarten, langfristig die 1.000-Wh/kg-Marke zu brechen.“ Das ist eine symbolische Grenze, die mehrere Unternehmen derzeit knacken wollen. Das ist zwar gut für Ruhm und Ehre, für die Kunden wäre aber besser, wenn Feststoffakkus denselben „Kilopreis“ wie Lithium-Ionen-Batterien hätten – also etwa ein 300 kg schweres Festkörper-Akkupack genauso viel kostet wie ein 300 kg schweres Lithium-Ionen-Akkupack. Dann hätte man den Vorteil von mehr Reichweite und mehr Sicherheit, ohne mehr dafür zahlen zu müssen.
Der chinesische Autohersteller Chery war der bisherige Rekordhalter bei der Energiedichte für Solid-State-Batteries, mit 600 Wh/kg. Dies wurde beim Festkörperakku Rhino S erreicht. 2027 sollen die ersten E-Autos von Chery mit Rhino S ausgestattet werden.
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Unklar ist derzeit, ob diese schon 600 Wh/kg Energiedichte haben oder ob sie eine geringere Energiedichte haben, weil die Technologie noch nicht ganz ausgereift ist. Denkbar wären zB. 450 bis 500 Wh/kg – ein Wert, den derzeit andere Hersteller anstreben. Samsung, Toyota und CATL haben sich etwa zum Ziel gesetzt, Festkörperbatterien mit 500 Wh/kg bis 2028 als serienreifes Produkt anzubieten.