Neue Graphen-Batterie, in 15 Sekunden geladen

Entwicklung von Skeleton und KIT

Deutsche Forscher (KIT) entwickelten mit einem estnischen Start-Up (Skeleton Technologies) die nächste Generation von E-Auto-Akkus, die nicht nur kleiner und leichter sein, sondern auch in nur 15 Sekunden laden sollen. Die kurze Ladezeit in Verbindung mit in die Hunderttausende gehenden Ladezyklen soll drei Hauptprobleme lösen: langsame Ladezeiten, Batterieverschlechterung und Reichweitenangst, heißt es in einer Pressemitteilung von Skeleton Technologies. Die Batterie soll zunächst in Plug-in-Hybriden eingesetzt werden. Aber es gibt einen Haken: Die Produktionskosten sind so hoch, dass die Batterie herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien wahrscheinlich nicht lange ersetzen kann. Skeleton selbst sieht seine Erfindung daher als “komplementäre Technologie”.

E-Auto ladend im Berliner Westend - Foto © Gerhard Hofmann für Solarify

E-Auto ladend im Berliner Westend – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify

Kürzere Ladezeiten für Elektroauto-Batterien sind prinzipiell auch heute schon erreichbar. Das große Manko dabei: Je schneller geladen wird, umso schneller reduziert sich auch die Lebensdauer des Akkus. Das Hauptunterscheidungsmerkmal der Super-Batterie ist Skeletons patentiertes Kohlenstoffmaterial “Curved Graphene”, das hohe Leistung und lange Lebensdauer von Ultrakondensatoren in einer Graphenbatterie einzusetzen erlaube. Ultrakondensatoren erweisen sich zunehmend als ideale Ergänzungstechnologie zu Lithium-Ionen-Batterien, wie auch die Übernahme des Ultrakondensator-Herstellers Maxwell Technologies durch Tesla in der Hoffnung auf eine Verbesserung der in Teslas Elektrofahrzeugen verwendeten Batterien zeigt.

Ein weiteres Problem ist die Größe (und das Gewicht) der Batterien (und ihrer Kühlsysteme), die für große Reichweiten erforderlich sind. Madiberk sagt, seine Graphenbatterien könnten dieses Problem lösen. Das sorge für “deutlich niedrigere Kosten und längere Lebensdauer”. Das Zusammenspiel der neuen Ultrakondensatoren und der herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien soll so funktionieren, dass die Batterie “als Puffer für die Leistungsspitzen herkömmlicher Batterien [dient], die derzeit beim Laden und Entladen besonders beansprucht werden”. Diese Entlastung sorgt dafür, dass die Batterien in Zukunft eine längere Lebensdauer haben werden.

Taavi Madiberk, CEO von Skeleton Technologies: “In gewisser Weise ist die Automobilindustrie der sichtbarste Teil unseres Geschäfts, aber die Elektrifizierung und die Umstellung auf erneuerbare Energien finden in allen Wirtschaftsbereichen statt. Unsere neue Technologie eignet sich auch für die Bereiche Netzstabilisierung und industrielle Anwendungen. Die Zusammenarbeit zwischen europäischen Energiespeicherunternehmen ist der Schlüssel dafür, dass die EU weltweit führend in der Energiespeicherung wird. Wir freuen uns, den Vertrag über die Entwicklung der SuperBatterie mit dem Karlsruher Institut für Technologie unterzeichnet zu haben und unsere Kräfte zu bündeln, um eine Technologie auf den Markt zu bringen, die bestehende EV-Ladelösungen aus dem Wasser blasen wird”.

Das Karlsruher Institut für Technologie ist ein bekannter Akteur bei der Entwicklung von Energiespeichertechnologien. Im Rahmen der Zusammenarbeit werden die Synergien zwischen Skeleton und KIT genutzt, um Energiespeichertechnologien der nächsten Generation, wie die SuperBatterie, zur Marktreife zu bringen.

Maximilian Fichtner, Forschungsgruppenleiter am KIT und Direktor am Helmholtz-Institut Ulm, sagt: “Wir sehen Skeleton als eine perfekte Ergänzung, die zu unserem Zweck passt. Skeleton ist sowohl flexibel als auch groß genug, um ein neues Verfahren zu entwickeln, unser Wissen in ein Produkt umzusetzen und auf den Markt zu bringen”.

“Die SuperBatterie ist für die Automobilindustrie ein Quantensprung. Zusammen mit den Li-Ionen-Batterien bietet sie alles: hohe Energie- und Leistungsdichte, lange Lebensdauer und 15 Sekunden Ladezeit”, fügt Taavi Madiberk hinzu.

Allerdings wird die Technologie vorerst nicht in die Hosentasche passen, da das Unternehmen noch nicht an geeigneten Lösungen für Smartphones gearbeitet hat. Madiberk plant jedoch, seine Batterien bereits 2023 auf die Straße zu bringen – mit Plug-in-Hybriden. Die Entwicklung von Curved Graphene wurde von EIT InnoEnergy unterstützt, dem Innovationsmotor für nachhaltige Energie in ganz Europa, der auch der erste Geldgeber des schwedischen Batterieherstellers Northvolt ist.

Auf Nachfrage des Elektromobilitäts-Nachrichtenportals Electrive erklärt ein Sprecher von Skeleton Technologies, dass die genannte Ladezeit nicht nur im Labor, sondern auch unter reellen Bedingungen erreicht werden könne. Wie viel Energie in dieser kurzen Zeit übertragen werden kann, gibt der Sprecher jedoch nicht an. Nur so viel: „Durch das Aufladen kann sichergestellt werden, dass die ‚SuperBattery’ für den täglichen Pendelverkehr oder kurze Strecken innerhalb von Sekunden die zusätzliche Reichweite bietet.“

Beim Einsatz in batterieelektrischen Autos dürfte sich die Batterie jedoch eher als Ergänzung, nicht als Ersatz für die Lithium-Ionen-Batterie eignen. „Durch die ‚SuperBattery’ kann eine typische Überdimensionierung von Akkus und entsprechenden Kühlsystemen vermieden werden, was zu wesentlich geringeren Kosten und einer längeren Lebensdauer der Systeme führt“, erklärt der Sprecher gegenüber Electrive. „Im Wesentlichen dient die ‚SuperBattery’ als Puffer für Spitzenleistungslasten zum Laden und Entladen, was für aktuelle Batterien normalerweise die anspruchsvollsten Aufgaben sind.“

Einer der Gründe dafür ist, dass die Graphenbatterie hinsichtlich der Energiedichte noch nicht mit den konventionellen Lithium-Ionen-Batterien mithalten kann. Der Sprecher gibt hier einen Wert von 60 Wh/kg an. Lithium-Ionen-Batterien kommen im Vergleich dazu auf 120 bis 180 Wh/kg.

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