Elektroautos haben leider das Problem, dass sie bei der Herstellung extrem viel CO2 produzieren. Und besonders die Batterie ist ein richtiger Umweltsünder. Eine neue Technik namens All-Solid-State soll dieses und noch andere Probleme mit Elektroautos lösen.
Was ist Solid-State?
Ganz simpel ausgedrückt geht es um Folgendes: Momentan werden Batterien in Elektroautos noch mit flüssigen Elektrolyten hergestellt. Das Ziel ist es aber, sie in Zukunft nur noch mit festen Elektrolyten herzustellen. Die Gründe dafür sind einleuchtend. Feste Elektrolyten sind zugleich günstiger, umweltschonender und leistungsstärker.
Es gibt bei der Herstellung der Batterie keinen Trocknungsprozess mehr, der ja gerade so umweltschädlich ist. Außerdem können Hersteller eine Lithium-Metall-Anode verwenden. Diese ermöglicht höhere Potenziale in Sachen Energiedichte. Die Kapazität einer Batterie kann gesteigert werden, ohne an Gewicht zuzulegen. Oder die Batterie wird leichter, hat aber noch die gleiche Leistung. So oder so ist das Ergebnis besser für Ökonomie und Ökologie.
Bei der Anwendung der Lithium-Metall-Anode hapert es aber noch ein wenig. Im Detail geht es dabei um die Massenherstellung. Diese können zum heutigen Stand nicht in großen Stückzahlen und vor allem sicher produziert werden. In dieser Hinsicht gibt es also noch eine Menge Luft nach oben.
Wann kannst du mit dieser Technik rechnen?
Es wird nicht gleich morgen mit Solid-State-Akkus zu rechnen sein. BMW geht sogar so weit und prognostiziert, dass 2030 der früheste Termin für eine richtige Serienfertigung wäre. Toyota ist da schon etwas zuversichtlicher. Bereits 2020 soll zu den Olympischen Spielen in Tokio der erste Prototyp vorgestellt werden. Ob der Zeitplan so realistisch ist, bleibt abzuwarten.
Es lohnt sich wohl kaum zu warten, bis die Technologie den öffentlichen Markt erreicht hat. Bis dahin hast du mit einem Elektroauto aber auch den ein oder anderen Kilometer gefahren. Ob du die 100.000 vollkriegst, damit sich ein E-Auto in überhaupt in Sachen Umweltfreundlichkeit lohnt, kannst aber nur du selbst wissen.
Um Solid-State-Akkus in Serie zu produzieren, müssen erst einige Durchbrüche in der Forschung passieren. Und das dauert ganz gerne seine Zeit. Denn das flüssige Elektrolyt muss erstmal durch einen Stoff ersetzt werden, der genauso gut den Strom leiten kann.
Wo steht Deutschland bei der Entwicklung?
Deutschland hat seinen Ruf weg, wenn es um die Erforschung von Technologien und deren infrastrukturelle Umsetzung geht. Die Zellproduktion findet derzeit fast ausschließlich noch im asiatischen Raum statt. Damit wir nicht schon wieder hoffnungslos zurückfallen, muss Deutschland also seinen Hintern hochbekommen.
Durch bereits umgesetzte Förderprogramme wurde schon ein Anfang in der Forschung gemacht. Manche Leute sprechen sogar von einer Spitzenposition. All-Solid-State ist nämlich ganz klar eine Schlüsseltechnologie der heutigen Zeit. Zum einen natürlich für die Weiterentwicklung von Elektroautos, zum anderen aber auch ganz allgemein im Hinblick auf die Digitalisierung gesehen.
Chinesische Unternehmen haben bereits Firmenposten nach Deutschland versetzt, um vor Ort agieren zu können. Die Firma CATL hat genau das in Erfurt gemacht und bereits erste Großaufträge von BMW bekommen. In ihrer Größe stiehlt sie sogar der Gigafactory von Tesla etwas die Show. Den Titel des größten Gebäudes der Welt trägt aber immer noch Teslas Fabrik-Juwel.
Anders als der amerikanische Konzern beliefert CATL nicht nur sich selbst. Das ist auch bitter nötig, damit deutsche Unternehmen die Vorgaben durch den EU-Beschluss für die Verringerung des CO2-Austoßes auch einhalten können. Von selbst schaffen sie es nach aktueller Entwicklung jedenfalls nicht. Es müssen also noch viel mehr Elektroautos verkauft werden, als bisher berechnet.
Die Zukunft braucht Energie – sehr viel
Viele technologische Geräte, die mit Batterie laufen, stehen im Moment vor einer Art Wand, die es ihnen nicht möglich macht, sich weiter zu entwickeln. Solid-State-Batterien würden Abhilfe schaffen und Betriebsdauer, Gewicht sowie den Kostenpunkt verbessern.
Die Universität in Tokio hat beispielsweise eine fliegende Drone entwickelt, die sich durch eingestürzte Gebäude hindurchwinden kann. Dadurch könnten verschüttete Personen leichter entdeckt werden. Das einzige Problem ist, dass die Flugdauer bisher etwa nur drei Minuten beträgt. Viel zu lurz für einen richtigen Einsatz
Genau solche Technologien würden von Solid-State-Akkus profitieren. Klar, dein Smartphone hätte auch mehr Akku. Aber worauf es wirklich ankommt, sind Technologien, die den Gesellschaftsstand nach vorne treiben und neue Wege der Wissenschaft offenlegen.
Die US-Firma Sakti 3 hat sich auf die Entwicklung von Solid-State-Akkus spezialisiert und angeblich schon einen Akku produziert, der in seiner Energiedichte die Konkurrenz alt aussehen lässt. Sakti 3 ist ein Tochterunternehmen von Dyson. Sollte das Projekt erfolgreich sein, will Dyson eine Milliarde US-Dollar in den Bau einer Megafabrik stecken.
John B. Goodenough
Er hat nicht nur einen lustigen Nachnamen, sondern war damals stark an der Entwicklung des ersten Lithium-Ionen-Akkus beteiligt, die von Sony verkauft wurde. Er ist also für einen Großteil der Annehmlichkeiten verantwortlich, die uns durch den Alltag begleiten. Heutzutage ist er sportliche 97 Jahre jung und weit vom Ruhestand entfernt.
Er arbeitet nämlich ebenfalls an Solid-State-Lösungen für Batterien. An der Uni Texas in Austin haben er und sein Team einen Solid-State-Akku hergestellt, der mit festen Glaselektrolyten die dreifache Energiedichte aufweisen konnte, als Akkus, die heutzutage verwendet werden.
Vielleicht wird eine neue Hochphase von Akku-Technologie ja genau von dem Mann eingeläutet, der dieselbe damals losgetreten hat.
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