In Deutschland und Europa wird intensiv an neuen Akkutechnologien geforscht, die leistungsfähiger, kostengünstiger und nachhaltiger sind. Der Fokus liegt auf innovativen Materialien und Prozessen, um die Abhängigkeit von asiatischen Lieferketten zu verringern. Doch wie realistisch ist es, dass wir bald einen „Superakku“ sehen, der alle Erwartungen erfüllt?
Lithium-Ionen-Akkus sind aus der modernen Welt nicht mehr wegzudenken. Seit ihrer Einführung in den 1990er Jahren haben sie sich nicht nur in Smartphones und Laptops etabliert, sondern spielen heute auch eine zentrale Rolle in der Elektromobilität. In Deutschland, wo bis 2030 laut der Bundesregierung 15 Millionen Elektrofahrzeuge auf den Straßen fahren sollen, hängt der Erfolg der Mobilitätswende maßgeblich von der Batterietechnologie ab. Doch trotz aller Fortschritte stoßen herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus an ihre Grenzen. Insbesondere, wenn es um Energiedichte, Ladezeiten und Kosten geht.
Die Energiedichte eines Akkus ist ein Schlüsselkriterium, das maßgeblich die Reichweite eines Elektrofahrzeugs bestimmt. Aktuelle Lithium-Ionen-Akkus bieten eine Energiedichte von etwa 300 Wattstunden pro Liter. Zum Vergleich: Benzin erreicht rund zehn Kilowattstunden pro Liter. Eine Leistung, die Batterien auf absehbare Zeit nicht erreichen werden. Gleichzeitig muss ein Akku nicht nur viel Energie speichern, sondern auch schnell aufgeladen werden können, um den Komfort herkömmlicher Verbrennerfahrzeuge zu erreichen. Doch eine höhere Energiedichte bringt auch Herausforderungen in puncto Sicherheit mit sich, hauptsächlich durch das Risiko von Überhitzung und Brandgefahr.
Der aktuelle Stand der Elektromobilität in Deutschland zeigt, dass es noch weitere Hindernisse gibt. Im August des laufenden Jahres wurden nur 27.024 Elektroautos neu zugelassen. Das entspricht einem massiven Rückgang von fast 70 % im Vergleich zum Vorjahresmonat und einem Rückgang von knapp 12 % im Vergleich zum Juli.
Neue Ansätze in der Batterieforschung
In Deutschland und Europa wird intensiv an der Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Technologie sowie an alternativen Akkus geforscht. Dabei geht es nicht nur um höhere Leistungsfähigkeit, sondern auch um die Reduzierung der Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen wie Kobalt und Nickel, die größtenteils aus China und anderen asiatischen Ländern importiert werden müssen. Ein Beispiel für diese Bemühungen ist die Entwicklung von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien (LFP), die ohne die teuren Rohstoffe auskommen und somit kostengünstiger sind. Diese Akkus sind bereits in günstigeren Elektrofahrzeugen wie dem Citroën C3 im Einsatz.
Ein weiterer Ansatz ist der Ersatz von Graphit durch Silizium. Silizium kann theoretisch fast zehnmal mehr Energie speichern als Graphit, doch das Material dehnt sich während des Ladevorgangs erheblich aus, was zu mechanischen Spannungen und einer kürzeren Lebensdauer des Akkus führt. Deutsche Automobilhersteller wie Porsche und Mercedes-Benz arbeiten gemeinsam mit Start-ups wie Cellforce und Sila daran, den Siliziumanteil zu erhöhen. Erste Modelle mit Silizium-basierten Akkus werden voraussichtlich ab 2026 auf den Markt kommen.
Ein weiterer Hoffnungsträger in der Batterieforschung sind Natrium-Ionen-Akkus. Natrium ist kostengünstiger und weltweit reichlich vorhanden, zum Beispiel in Form von Kochsalz. In China sind die ersten Fahrzeuge mit Natrium-Akkus bereits erhältlich, doch auch hier gibt es Einschränkungen bei der Energiedichte. Deutsche Forscher arbeiten intensiv an der Verbesserung dieser Technologie, aber es bleibt abzuwarten, ob sie für den Massenmarkt geeignet ist.
Festkörperbatterien – die Revolution der Akkutechnologie?
Die größte Hoffnung für einen echten Technologiesprung liegt jedoch in der Festkörperbatterie. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus, die einen flüssigen Elektrolyten verwenden, kommen Festkörperbatterien ohne Flüssigkeit aus. Dies bietet erhebliche Vorteile: Sie sind sicherer, haben eine höhere Energiedichte und benötigen auf der Anodenseite kein Speichermaterial mehr. Experten halten eine Verdoppelung oder sogar Verdreifachung der Energiedichte für möglich, was die Reichweite von Elektrofahrzeugen drastisch erhöhen könnte.
Allerdings stehen Festkörperbatterien noch vor großen Herausforderungen. Ein geeignetes Material zu finden, das gut leitet und gleichzeitig stabil bleibt, ist eine der größten Hürden. Während in Laboren bereits erste Fortschritte erzielt wurden, ist die Serienproduktion dieser Akkus noch einige Jahre entfernt. Volkswagen investiert beispielsweise stark in das kalifornische Start-up QuantumScape, das an der Entwicklung von Festkörperbatterien arbeitet. Doch auch hier ist der Weg zur Marktreife lang: Vor 2030 wird eine großflächige Serienproduktion voraussichtlich nicht starten.
Fazit: Der Superakku bleibt ein Zukunftstraum
Die Entwicklungen in der Batterietechnologie schreiten voran, aber der „Superakku“, der alle Anforderungen in Bezug auf Energiedichte, Ladegeschwindigkeit, Kosten und Sicherheit erfüllt, bleibt vorerst ein Zukunftstraum. Es ist unwahrscheinlich, dass eine einzige Technologie alle Batterie-Probleme lösen kann. Stattdessen scheint ein paralleles Vorgehen in der Forschung und Entwicklung vielversprechender. Anstatt einen großen Durchbruch zu erwarten, müssen wir uns wohl mit schrittweisen Verbesserungen zufriedengeben.
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