Aktuell überschlagen sich die internationalen Batterieforscher mit Superlativen in Sachen möglicher Reichweiten und Ladezeiten. Erst kürzlich präsentierten koreanische Wissenschaftler eine Technologie, welche die Kapazität eines E-Autos-Akkus "mindestens verzehnfachen" können soll. Dabei ist von Reichweiten von 5.000 Kilometern und mehr die Rede. Nun wird ein von Huawei in China eingereichtes Patent bekannt, das zwar mit nicht ganz so hohen Reichweiten prahlt, dafür allerdings einen anderen Vorteil bieten soll, der mindestens genauso entscheidend ist.
Dotierung mit Stickstoff als Gamechanger?
Das bereits im Mai 2023 angemeldete und im November 2024 veröffentlichte Patent trägt chinesischen Medienberichten zufolge den Titel "Doped Sulfide Material and Its Preparation Method, Lithium-ion Battery". Es handelt sich also um eine Lithium-Ionen-Batterie, die mit einem Sulfid-Festkörperelektrolyt arbeitet. Die Besonderheit dabei ist das dotierte Sulfidmaterial. Den Huawei-Forschern schwebt die Dotierung des Sulfid-Elektrolyts mit Stickstoff an einer Seite der Batteriezelle vor. Diese soll Nebenreaktionen an der Lithium-Grenzfläche verhindern, indem es sich mit dem Metall Lithium verbindet. Dadurch soll sich Lithiumnitrid (Li3N) bilden, was zu einer höheren chemischen Stabilität innerhalb der Batterie führen soll.
Derartige chemische Nebenreaktionen in den Akkus könnten diese schneller altern lassen oder im schlimmsten Fall Brände verursachen. Sie bauen zudem hohe Widerstände auf, worunter die Leitfähigkeit leidet. Insbesondere sulfidbasierte Festkörperbatterien sind von diesem Problem der mangelnden elektrochemischen Stabilität betroffen, weshalb die Batterieforscher aktuell bestrebt sind, die Nebenreaktionen zu reduzieren oder komplett zu eliminieren. Der Erfolg dabei gilt als Schlüssel, um die bereits länger angekündigten Sulfid-Festkörperakkus serienreif zu bekommen, da sie zudem die Lebensdauer der Batterie verlängern würde.
Berlin – Lissabon mit einer Akkuladung
Huawei nennt in seinem Patent Energiedichten von 400 bis 500 Wattstunden pro Kilogramm. Das ist etwa das Zwei- bis Dreifache, was die aktuelle Batteriegeneration mit herkömmlichen Lithium-Ionen-Zellen samt flüssigem oder gelartigem Innenleben bietet. Entsprechend sollen sich Reichweiten von bis zu 3.000 Kilometern ergeben. Zur Einordnung: Das entspricht in etwa der Fahrstrecke von Berlin nach Lissabon auf dem Landweg. Gleichzeitig stellt der chinesische Konzern den Medienberichten zufolge in Aussicht, die Zeit für eine vollständige Ladung auf fünf Minuten zu senken. Allerdings ist bislang nicht bekannt, wie die genauen Ladeleistungen beziffert werden.
Festkörperbatterien gelten aus mehreren Gründen als künftige Standard-Technologie bei Elektroautos, wobei aktuell vorrangig auf Polymer- und Oxid- statt auf Sulfid-Elektrolyte gesetzt wird. Abhängig vom gewählten Material bieten sie eine höhere Energieeffizienz, funktionieren gut bei niedrigen Temperaturen und lassen sich schneller ent- sowie aufladen. Gleichzeitig sollen die thermischen Herausforderungen, die bei aktuellen Lithium-Ionen-Akkus auftreten können, der Vergangenheit angehören. Entsprechend beteiligen sich inzwischen zahlreiche Autohersteller an der Entwicklung von Festkörper-Akkus, darunter VW, Mercedes, Toyota, Hyundai und der Stellantis-Konzern.
Gelingt Huawei der Durchbruch bei Sulfid-Festkörperakkus?
Noch ist unklar, was Huawei mit diesem Patent des Sulfid-Festkörperakkus konkret vorhat, denn bisher stellen die Chinesen keine eigenen Stromspeicher her. Doch was nicht ist, kann noch werden. Einen zusätzlichen Hinweis darauf, dass der Konzern in diesem Bereich vielleicht einen Großangriff plant, ist ein weiteres Patent vom Jahresbeginn. Darin geht es um die Synthese von Sulfid-Elektrolyten, die sich durch eine besonders gute ionische Leitfähigkeit auszeichnen. Bisher lässt sich das Material nur sehr aufwendig herstellen, da es leicht Feuchtigkeit aufnehmen kann. Das wiederum treibt aktuell die Kosten nach oben.
