Wie weit ist die Akkuforschung in Deutschland?

Im Batterie- und Akkubereich wird aktuell in den unterschiedlichsten Branchen der deutschen Wirtschaft geforscht. Damit möchte Deutschland einerseits die heimische Wirtschaft stärken und andererseits effiziente Alternativen zu aktuellen Energiekonzepten liefern. Doch natürlich steht auch der Verkauf dieser Technologien ins Ausland auf der Agenda – sollten sie für den kommerziellen Gebrauch bereit sein. Diese spannenden Meilensteine und Fortschritte beweisen, wie weit die deutsche Akkuforschung schon fortgeschritten ist!

Umweltfreundliche Materialen auf dem Vormarsch

Kann bei der Herstellung von Akkus vollkommen auf schädliche Inhaltsstoffe verzichtet werden? Die Chemikerin Birgit Esser von der Universität Freiburg hat gemeinsam mit dem Batterieforschungszentrum der Universität Münster bewiesen, dass dies möglich ist. Die von ihnen entwickelte innovative Batterie ist umweltfreundlich, lässt sich in nur drei Minuten laden und das bis zu 10.000 Mal hintereinander. Außerdem ist sie biegbar.

Bei der Herstellung der Batterie wurde komplett auf schädliche Inhaltsstoffe verzichtet: Sie enthält weder Nickel, Kobalt noch Schwermetalle, sondern ist aus dem Kunststoff Polyvinylphenothiazin hergestellt, der mit Ruß beschichtet ist. Einen weiteren Pluspunkt der Batterie bildet ihre geringe Größe, da sie nicht größer ist als ein 10-Cent-Stück. Die Batterie ist zudem so dünn und so biegsam wie Alufolie. Sie eignet sich für die Integration in intelligente Kleidung und für Smartphones.

Kompetenzzentrum Batteriezelle von BMW in München

BMW errichtet gegenwärtig im Münchner Stadtteil Lerchenau ein neues Kompetenzzentrum Batteriezelle, das voraussichtlich im Jahr 2019 fertig sein und Arbeitsplätze für 200 Wissenschaftler und Spezialisten bieten wird. Seit vielen Jahren forscht BMW an einer Batteriezelle. Geplant ist die Bündelung von Know-how aus verschiedenen Fachbereichen und Standorten.

BMW hat sich mit seinem neuen Kompetenzzentrum wichtige Ziele gesetzt: Die Batterien der Zukunft sollten eine längere Lebensdauer vorweisen können und mehr Sicherheit bieten – man denke nur an explodierende Smartphone-Akkus, die für ernsthafte Verletzungen sorgen können. Kürzere Ladezeiten freuen Verbraucher ebenfalls, genau wie geringere Kosten für die hochtechnologisierten Akkus. Batterien sollen künftig außerdem noch kleiner werden.

BMW will ab 2025 zwischen 15 und 25 Prozent der Fahrzeuge als Plug-in-Hybride verkaufen, die über einen vollelektrischen Antrieb und einen Verbrennungsmotor verfügen. Das Konzept von BMW wird von der bayerischen Wirtschaftsministerin Ilse Aigner (CDU) gelobt: Sie spricht von „Batterien als Schlüsseltechnologie auf dem Weg zur emissionsfreien Mobilität“. 200 Millionen Euro investiert BMW in sein interdisziplinäres Kompetenzzentrum. Der Fokus der Forschungen für die Batteriezelle, das Herzstück einer jeden Batterie, liegt in einer verbesserten Zusammensetzung der Zellchemie, der Nutzung innovativer Materialien, dem Lade- und Schnellladeverhalten sowie dem Verhalten der Zellen in kritischen Situationen wie bei extremer Kälte.

Deutsches Konsortium plant Großserienfertigung von Lithium-Ionen-Akkus

Von Elektroautos kann Deutschland wirtschaftlich nur dann profitieren, wenn die Batterien hierzulande hergestellt werden. Bei einem Treffen Deutschlands größter Konzerne machte der frühere Manager von Thyssenkrupp, Holger Gritzka, heute Geschäftsführer des Konsortiums TerraE Holding, von sich reden. Er plant die Großserienfertigung von Lithium-Ionen-Zellen in Deutschland und die Errichtung einer Großfabrik für Autoakkus nach dem Vorbild Chinas oder der USA. Ziel ist die Aufnahme der Produktion Ende 2019. Der neue Produktionsstandort soll mit sechs Gigawattstunden beginnen und seine Kapazität sukzessive ausweiten. Bis 2028 sollen insgesamt 34 Gigawattstunden aufgebaut werden. Die Namen der Unternehmen, die am Konsortium beteiligt sind, hält Gritzka noch geheim. Doch als möglicher Kandidat gilt die BMZ Holding, die industrielle Batteriemodule herstellt. Bei den Batteriezellen sollen Anode und Kathode eine dünnere Beschichtung ohne Lösungsmittel und mit einem geringeren Energieaufwand erhalten.

E-Autos im Visier deutscher Forscher

Batteriezellen und Akkus kommen in zahlreichen Geräten zum Einsatz. Die Forschung in Deutschland konzentriert sich immer stärker auf die Verbesserung von Batterien für E-Autos. Auch Volkswagen forscht in diese Richtung und ist der Meinung, dass die Batterie künftig einen Anteil von 40 Prozent an der Wertschöpfung eines Autos hat, wie Betriebsratschef Bernd Osterloh vom VW-Motorenwerk Salzgitter gegenüber der Deutschen Presse-Agentur erklärt. Er plädiert dafür, Batteriezellen in Salzgitter in Serienfertigung herzustellen, um eine Abhängigkeit von asiatischen Herstellern zu vermeiden. Volkswagen will die Ertragskraft seiner Kernmarke mit dem Reformprogramm Zukunftspakt steigern. Salzgitter verstärkt seine Kompetenz zur Entwicklung von Zellen.

Rohstoffförderung als Herausforderung

In Deutschland wird in verschiedenen Initiativen bereits an der Entwicklung einer Superbatterie gearbeitet. Dabei setzen die Forscher auf Alternativen zu Lithium. Denn ein großes Problem stellt die Rohstoffförderung dar: Der Bedarf steige schneller, als die Kapazitäten in der Förderung wachsen, erklärt Matthias Wachter vom BDI gegenüber Zeit Online. Rohstoffe sind zwar weltweit ausreichend vorhanden, doch sind nur wenige Länder zu deren Abbau bereit. Deutschland ist bei der Herstellung der Batterien auf Auslandsimporte angewiesen. Wichtig sind vor allem Lithium, Mangan, Grafit und Kobalt. Die Wissenschaftler sind stets auf der Suche nach neuen Technologien und setzen auf den verstärkten Einsatz von Kobalt. Auch Magnesium-Schwefel-Zellen können eine Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien sein. Ihr Vorteil liegt in der höheren Leistungsfähigkeit, doch ist die niedrigere Zahl der Ladezyklen ein Hindernis.