Alle Energie in den Akku

Neue Entwicklungen im Bereich der Batterietechnologie können den Trend zur E‑Mobilität beschleunigen. So hat der Hersteller von Energiespeichersystemen EAS Batteries aus Thüringen Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP) entwickelt. Dieses Know-how stellt das Unternehmen der serbischen Firma Eleven ES, einem Spezialisten im Bereich der industriellen Folienbeschichtung, zur Verfügung. Eleven Es will auf Grundlage der Zellchemie von EAS Pouch- sowie prismatische Zellen produzieren.

Nach Angaben von EAS ist eine Zusammenarbeit zwischen den Unternehmen künftig auf verschiedenen Ebenen möglich. Denkbar seien unter anderem ein Lizensierungsmodell der EAS-Technik sowie eine Entwicklungs- und Produktionspartnerschaft bis hin zu einem gemeinsamen Vertrieb der Zellen.

Auf Partnerschaften baut auch das Projekt OpMoSi. Konsortialführer des steirischen Konsortiums ist das Forschungszentrum Virtual Vehicle Research. Mit von der Partie sind zudem der Entwicklungsdienstleister AVL List, der Zulieferer Varta Innovation, Tochtergesellschaft von Varta Microbattery und der TU Graz, sowie das Materials Center Leoben Forschung. Das Projektziel: Bei 1000 Ladevorgängen von Lithium-Ionen-Batterien soll eine um 20 bis 30 Prozent höhere Energiedichte der Zellen bei gleicher Ladestabilität realisiert werden. Gelingen soll dies durch eine neuartige Zellgeneration, die sogenannten "Hollow Core-Shell Silizium Kohlenstoff Komposit Anoden".

Schon in der Fertigungsphase befindet sich das Unternehmen Blackstone Technology, eine Tochter der Schweizer Blackstone Resources AG. Die Firma errichtet im sächsischen Döbeln eine Produktionslinie für 3-D-gedruckte Lithium-Batteriezellen. Laut Blackstone erlaubt das Druckverfahren dickere energiespeichernde Schichten. Die sogenannte gravimetrische Energiedichte soll so um 20 Prozent zunehmen. Die Akkus fallen laut Blackstone zudem 15 Prozent kompakter aus. Der Energieverbrauch in der Produktion sinkt um 23 Prozent, und pro Kilowattstunde werden 20 Euro Materialkosten eingespart. Blackstone will die Technologie nun weiterentwickeln, um den 3-D-Druck künftig auch im Bereich der Festkörperakkus anwenden zu können.

Rund 32 Millionen Euro will das Unternehmen am sächsischen Standort investieren. Davon sollen bis zu 24,1 Millionen Euro aus Fördergeldern des deutschen Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gedeckt werden. 2025 könnte die Produktion der Festkörperbatterien anlaufen.

Zunächst sollen Batteriezellen in einer Kapazität von 500 Megawattstunden, ausreichend für die Versorgung von bis zu 10.000 E‑Autos, in Döbeln gefertigt werden. Für die nächste Generation der mobilen Stromspeicher sieht Blackstone die Chance, die Energiedichte um bis zu 70 Prozent im Vergleich zu der heute genutzten Zellchemie zu steigern.

Wer bereits jetzt mit einem E-Fahrzeug unterwegs ist und sich Gedanken über den ‚Gesundheitszustand‘ seiner Batterie macht, bekommt Hilfe. Mahle Aftermarket wird für die Batteriediagnose von E-Fahrzeugen zusätzlich zum bestehenden OBD-Port künftig auch den Ladestecker nutzen. Dafür arbeitet die Service- und Ersatzteilsparte des Zulieferers mit volytica diagnostics, einem Softwarenentwickler aus Dresden, zusammen. Dieser wertet die gemessenen Daten in der Cloud aus und stellt Informationen über den Zustand der Fahrzeugbatterie bereit. Beispielsweise lässt sich so ein etwaiger Reparaturbedarf prognostizieren. Seit Anfang 2022 wird die neue Diagnoselösung bei Pkw, gemeinsam mit dem TÜV Nord Mobilität und einem europäischen Flottenbetreiber in der Praxis erprobt. Bei Mahle wird die Lösung voraussichtlich Ende 2022 erhältlich sein. Im nächsten Schritt wollen beide Partner die Batteriediagnose auch für batterieelektrische Lkw und Busse anbieten.

"Prüfgesellschaften, Besitzer, Flottenbetreiber und Werkstattnetze sind bis heute einer massiven Intransparenz in Sachen Batteriequalität und somit Fahrzeugwert ausgesetzt", erklärt Claudius Jehle, CEO von volytica. Bislang sei es kaum möglich gewesen, zuverlässig Batteriedaten auszuwerten und Besitzern von E-Fahrzeugen den Status Quo ihrer Batterien zu vermitteln.

Für die Diagnose kommt eine spezielle Kombination aus Lade- und Diagnosegerät zum Einsatz. Innerhalb von zehn Minuten will der Zulieferer damit über die Ladebuchse des Fahrzeugs eine erste Diagnose des Gesundheitszustandes der Fahrzeugbatterie liefern.

Bereits am Markt ist die Prüforganisation Dekra mit einem neuen Batterie-Schnelltest für Großkunden in Deutschland. Das patentierte Verfahren wurde laut Dekra von der RWTH Aachen sowie in Tests mit verschiedenen Fahrzeugherstellern validiert. Es liefere in der Regel, bezogen auf die reine Testzeit, innerhalb einer Viertelstunde einen präzisen Wert für die Restkapazität ("State of Health") einer Antriebsbatterie. "Da die Batterie bei Elektrofahrzeugen einen großen Anteil des Gesamtwertes ausmacht, wird die Restkapazität bei gebrauchten Fahrzeugen zum entscheidenden Wertfaktor", erklärt Ulrike Hetzel, Vorstandsmitglied und Chief Technology Officer von Dekra.

Der Batterie-Schnelltest ist im Rahmen einer fortgeschrittenen Großkunden-Pilotierung bereits im Einsatz und wird in den kommenden Monaten weiter ausgerollt. Zunächst richtet sich das Dienstleistungsangebot an Kunden im Bereich Gebrauchtwagenmanagement wie Leasinggesellschaften oder große Autohäuser. Privatkunden, für die das Thema Batteriezustand – unter anderem aufgrund entsprechender Herstellergarantien – insgesamt weniger risikobehaftet ist, sollen zu einem späteren Zeitpunkt angesprochen werden.
 
Der Test basiert auf der Messung von Batteriekenndaten im Rahmen einer sehr kurzen Testfahrt. "Es genügt eine kurze Beschleunigung von rund 100 Metern, während der die Daten über die On-Board-Diagnose-Schnittstelle ausgelesen werden", sagt Hetzel.

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