Ganz konkret: der BYD Han. Der Hersteller "Build your Dreams" (BYD), bei uns durch die Kooperation mit Daimler und dem zugehörigen Modell Denza bekannt, ist der größte Elektroautobauer Chinas. Der Konzern will neben dem SUV Tang auch die Limousine Han nach Europa bringen. Zunächst nach Norwegen, wo Elektroautos wegen staatlicher Förderung am meisten boomen. Die Reichweite soll dank einer 82 kWh großen Batterie nach NEFZ bei 600 Kilometern liegen, der Preis zwischen 45.000 und 55.000 Euro. Neben einer Version mit Frontantrieb und 163 kW (222 PS) soll die rund fünf Meter lange Limousine auch als 363 kW(494 PS) starker Allradler zu haben sein, 100 km/h soll der Viertürer in unter vier Sekunden erreichen.
BYD bringt einfache Materialien in Auto-Akkus
Hohe Leistung und blitzartige Beschleunigung ist man von E-Autos gewöhnt, der Preis mag bis zum konkreten Markstart noch steigen. Was aufhorchen lässt, ist die Batterietechnik. BYD nennt sie Blade-Technologie und behauptet, sie sei weniger brandgefährlich als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien (Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt, Li-NMC). Im Han sitzt nämlich ein Lithium-Eisen-Phosphat-Akku. Bei diesem Typ ist tatsächlich das Brandrisiko geringer.
Deshalb finden Lithium-Eisenphosphat-Akkus vor allem als Stationärspeicher für Photovoltaik-Anlagen in Häusern Verwendung. Dort stört ihre überschaubare Energiedichte nicht. Gängige Exemplare haben bei 11 kWh Kapazität etwa die Größe eines Hängeschranks. Wie gesagt: Die Batterie im Han hat gut 82 kWh.
Maximilian Fichtner, Professor für Festkörperchemie und stellvertretender Direktor des Helmholtz-Instituts Ulm sagt dazu: "Die neue Batterie von BYD ist offenbar nur etwas mehr als halb so groß wie die bisherige, schafft 600 km und passt in ein Auto, das in China umgerechnet nur 33.000 Dollar kostet und 0 bis 100 km/h in 3,9 Sekunden schafft. Wir müssen befürchten, dass die deutschen Hersteller hier erstmal raus sind aus dem Rennen. Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien sind ja noch dazu viel weniger empfindlich gegen Beschädigungen. Wenn Sie da einen Nagel reinhauen, geht die Temperatur an der Stelle gerade mal auf 50 Grad hoch. Eine Li-NMC Batterie geht in so einem Fall thermisch durch und brennt ab".
Vom Stationärspeicher ins Auto
Wie konnte BYD mit dieser Technik im Auto überraschen? "Lithium-Eisen-Phosphat gab es im Automobilbereich schon Ende der 2000er-Jahre: Als 2008 das KERS in der Formel 1 eingeführt wurde, wurde Lewis Hamilton Weltmeister – mit einer Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie im Rücken. Die Chinesen haben ursprünglich damit gearbeitet, sind dann aber mit der internationalen Gemeinde auf NMC geschwenkt, wegen der höheren Speicherkapazität. Offenbar hat man in China jedoch nicht ganz aufgehört, sich mit Eisen-Phosphat zu beschäftigen und es durch irgendein Verfahren geschafft, die Batterien klein und kompakt zu bekommen. BYD nennt es Blade-Batterie, übersetzt also "Klingen"-Batterie. Damit kommen sie offenbar in den für mobile Anwendungen interessanten Bereich", so Fichtner.
Und haben gleichzeitig das eine oder andere Rohstoffproblem weniger. Eisen ist ungleich leichter zu bekommen, als Mangan, Nickel oder gar Kobalt. Was sich offenbar auch im Preis niederschlägt.
GAC – mit neuen Materialien zu 1000 Kilometer Reichweite
Die Guangzhou Automobile Group (GAC) verkündete neulich auf einem Technologietag, dass man unter Verwendung von Silizium als Anodenmaterial quadratische Hartschalen-Zellen mit einer Energiedichte von 275 Wattstunden (Wh) pro Kilogramm hergestellt habe. Zum Vergleich: Tesla schafft knapp 160 Wh/kg. Autos mit Batterien dieser Technologie sollen laut GAC 1000 Kilometer Reichweite schaffen.
Silizium ersetzt an der Anode Graphit und verspricht laut Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) "nahezu eine Verzehnfachung der spezifischen Ladekapazität der Anode". Allerdings dehnt sich das Material enorm aus bzw. schrumpft beim Laden und Entladen. Dadurch zerstört sich der Materialverbund recht schnell und es kommt so zum Zellversagen. Das FEP hat daher "einen kosteneffizienten und umweltschonenden Prozess entwickelt, um so poröse Siliziumschichten herzustellen, die nicht so schnell kaputtgehen". Offenbar hat GAC einen vergleichbaren Weg gefunden. Beim Technologietag gab Mei Untong, Leiter der Batterieforschung bei GAC jedenfalls an, für die nächste Generation von Batterien einzigartige Schlüsseltechnologien für Materialien, Zell-Aufbau, Produktionsprozesse entwickelt zu haben, so dass man weltweit erstmals Silicium-Anoden bei der Herstellung großer, leistungsstarker Batteriezellen verwenden könne. Neben der höheren Reichweite sollen damit auch mehr Sicherheit und geringere Kosten die Folge sein.
Turbo-Aufladung dank spezieller Mischung
Darüber hinaus versprach GAC bereits vor einigen Monaten einen Durchbruch bei der Schnellladefähigkeit. Die GAC Group erforsche bereits seit 2014 die Herstellung von Graphen im großen Maßstab und verfüge über zahlreiche Patente. Graphen besteht aus nur einer Lage von Kohlenstoffatomen und gilt als Wundermaterial. Erst 2004 gelang es einer Gruppe um André Geim und Konstantin Novoselov an der University of Manchester, erstmals einatomige Graphenlagen herzustellen. Dank der besonderen Leitfähigkeit und der speziellen Struktur von Graphen hat GAC angeblich eine super schnell zu ladende Batterie entwickelt. Sie soll in acht Minuten zu 80 Prozent, in zehn Minuten zu 100 Prozent geladen sein und eine Reichweite von 200 bis 300 Kilometern erlauben. Kompromisse müssen eventuell bei der Lebensdauer und Zyklenfestigkeit gemacht werden.
Schwarzer Phosphor und Graphit sollen laut Hengxing Ji, Professor der University of Science and Technology of China, die perfekte Mischung für einen Super-Akku darstellen. Dank ihr sollen E-Auto-Besitzer in Zukunft innerhalb von zehn Minuten ihre Fahrzeuge sogar mit einer Reichweite von 500 Kilometern beladen können. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus besitzt schwarzer Phosphor mehr Elektronen, die mit mehr Lithium-Ionen reagieren können. Dies soll die Effizienz und somit die Reichweite steigern. Zum Einsatz kommen konnte der Stoff aktuell noch nicht, da er die Neigung hat, sich entlang seiner Schichtkanten zu verformen, wodurch die Übertragung von Lithium-Ionen ineffizient wird. Um die Lebensdauer des Akkus zu erhöhen, haben die Wissenschaftler nun eine Mischung mit 15-prozentigem Graphit-Anteil entwickelt. Sie soll die problematische Kantenveränderung verhindern.
Fazit
Ja, bislang konnten wir die neuen Batterien noch keine Autos antreiben sehen, geschweige denn sie ausprobieren. Aber der BYD Han soll in China seit Juni zu kaufen sein. Und selbst wenn die neuen Akkus noch nicht in Serie sind wie die Entwicklungen von GAC: Allein die Vielfalt und Vielzahl von Entwicklungsergebnissen zeigt, dass die Chinesen sich bei Batteriezellen einen Vorsprung erarbeiten, wie er den deutschen Herstellern bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren nachgesagt wird. Aber deren Blütezeit ist vorbei.
