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Batterien für Elektroautos:Frischzellen für BMW

solid-state battery cells

Ein Mitarbeiter von Solid Power hält zwei Zellen mit jeweils 20 Amperestunden (Ah) in die Höhe.

(Foto: Solid Power)

Feststoff-Akkus sollen die Reichweite um etwa 50 Prozent erhöhen. BMW und Ford investieren nun in die Entwicklung und Produktion.

Von Joachim Becker

Der Technologiewandel verunsichert die Verbraucher. Wer hätte vor 40 Jahren den Höhenflug und Absturz des Dieselmotors vorausgesehen? Heute geht es vielen Autofahrern mit der E-Mobilität ähnlich: Die Vorteile des Batterieantriebs sind klar, die Nachteile auch: Vor allem ihre beschränkte Reichweite bringt die Stromer in Misskredit. Die wenigsten können sich vorstellen, dass Akkus künftig einen komfortablen Langstreckenantrieb speisen werden.

Lässt sich aus den derzeit noch relativ schlappen Batterien deutlich mehr Saft pressen? Klar ist, dass Teslas bisheriger Erfolg nicht zuletzt auf dem Einsatz von innovativen Rundzellen mit hoher Energiedichte basiert. Nun stehen die Akkus vor dem nächsten größeren Entwicklungssprung: "Wir forschen intensiv an der Feststoffbatterie-Technologie", sagt Frank Weber. "Bis zum Ende des Jahrzehnts werden wir eine Auto-taugliche Feststoffbatterie für den Serieneinsatz realisieren", so der BMW-Entwicklungsvorstand.

Die Batteriezelle der Zukunft soll leistungsstark, sicher, kostengünstig und kreislauffähig sein. Weber verspricht, dass die Energiedichte um mindestens einen mittleren zweistelligen Prozentbereich steigen soll - "von einem heute schon hohen Niveau aus". BMW hat nicht nur eine Forschungsfabrik für Akkus gebaut, sondern zusammen mit der Ford Motor Company und Volta Energy Technologies gerade 130 Millionen US-Dollar in den Feststoffbatterie-Spezialisten Solid Power investiert. Schon deutlich vor 2025 will BMW ein erstes Demonstrator-Fahrzeug mit dieser Technologie zeigen. Steht die Elektromobilität vor einem entscheidenden Durchbruch?

Verglichen mit dem milliardenschweren Börsengang von Quantumscape im vergangenen November und den Investorengeldern, mit denen Batterie-Entwickler und entsprechende Start-ups momentan geflutet werden, nimmt sich diese frühe Investitionsrunde (Serie B) eher bescheiden aus. Allerdings entwickeln BMW und Solid Power schon seit 2017 gemeinsam Festkörper-Akkus - die Projektpartner haben immer nur die nötigen Gelder für den nächsten Projektschritt eingesammelt.

Das 2012 gegründete Spin-off der University of Colorado Boulder verwendet eine ähnliche Zellchemie und -struktur wie Quantumscape: Statt die Pole über einen flüssigen Elektrolyten zu verbinden, wird auch bei Solid Power ein Pulver aufgewalzt. Das Material senkt die Brandgefahr bei Unfällen ganz erheblich. Die platzraubende Graphit-Anode wird durch eine Anode aus Lithium-Metall ersetzt, die sich bei der ersten Ladung des Akkus bildet.

Die entscheidende technologische Hürde ist allerdings der Feststofftrenner zwischen den Polen: Eine hauchdünne Membran, die Ionen durchlässt, aber ein Autoleben lang stabil bleiben soll. Im Fall von Quantumscape nährt nun allerdings eine Studie der Investmentfirma Scorpion Capital Zweifel an der Aussagekraft der veröffentlichten Daten. Der Zellentwickler halte sich nicht an wissenschaftliche Veröffentlichungsstandards für Batterien. Von 19 notwendigen Angaben würden nur sechs erbracht. Also viel heiße Luft, um den Börsenkurs auch von Anteilseigner Volkswagen in die Höhe zu schrauben?

Wie bei jedem Technologie-Rennen halten sich die Protagonisten mit wettbewerbsrelevanten Informationen zurück. Bei der Präsentation im Dezember zeigte Quantumscape lediglich dünne, einlagige Zellen im Format von sieben mal 8,5 Zentimeter, also etwa in der Größe einer Kreditkarte. Die meisten kommerziellen Zellen für Elektroautos sind aber mehr als doppelt so groß oder haben im Fall von Teslas 4180er-Zellen das Format von Getränkedosen mit acht Zentimeter Länge und 4,1 Zentimeter Durchmesser. Das gerade veröffentlichte Bild von Solid Power zeigt dicke, also offensichtlich mehrlagige Zellen in einem großen, schmalen Format, die sich platzsparend im Wagenboden verstauen lassen.

"Solid Power plant nun, Anfang 2022 mit der Produktion von automotive-tauglichen Batterien auf der Pilotproduktionslinie des Unternehmens zu beginnen", heißt es in der Meldung. Bereits Ende des vergangenen Jahres habe das Unternehmen Hunderte in Serie produzierte Feststoffzellen von BMW und Ford validieren lassen. Die Münchner scheinen mit dem Ergebnis zufrieden zu sein. Auch deshalb, weil sich die neuartigen Akkus auf den vorhandenen Produktionslinien für Lithium-Ionen-Batterien herstellen lassen und weniger Arbeitsschritte als diese benötigen. Das spart viel Geld für neue Fertigungsanlagen, schließlich sollen die Akkus künftig billiger werden.

© SZ
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