Robust ist das neue Modewort, wenn es um Akkus und das Laden derselben geht. Denn beim Stromtanken muss alles passen, um die in den Datenblättern angegebenen Zeiten zu erreichen. Denn die Akkus sind sensibel, vor allem, was die Temperatur angeht, die befindet sich beim Schnellladen bei mehr als 35 Grad Celsius. Genau da setzen die Ingenieure den Hebel an.

„Die Batterie muss man behandeln wie einen Augapfel“, erklärt Klaus Rechberger, der Leiter des Bereichs Elektromobilität und Hochvolt-Integration bei Porsche dieser Tage auf der IAA Mobility. Um die Celsius-Wohlfühloase zu kreieren, nutzen die Zuffenhausener die vorhandene Verlustwärme, die die Antriebe und die verschiedenen Komponenten produzieren. Das Resultat ist, dass die mit Samthandschuhen behandelten Batterien auch bei kalter Witterung schneller geladen werden können.

Akkus im Wasserbett

Das Kühlen der Akkus ist ein weiteres Thema, das in die Reichweite der Elektromobile einzahlt. Hier haben sich die findigen Geister des Zulieferers Mahle bei den Hochleistungs-Computerrechenzentren umgeschaut und dabei das Konzept der Immersionskühlung entdeckt. Bei dieser Art der Kühlung werden die großen Akkus eines Elektroautos von einer wärmeleitenden, aber nicht elektrisch leitfähigen Flüssigkeit umschlossen.

Intelligentes Miteinander
Die ChargeBig genannte Ladetechnologie verteilt die zur Verfügung stehende Energiemenge intelligent auf die Ladepunkte, so dass eine große Anzahl von Elektroautos gleichzeitig Strom laden können. Mit bis zu 750 kW – wer immer das kann. Foto: Mahle.

„Die Immersionskühlung macht den Weg frei für eine ganz neue Generation von Batteriesystemen“, sagt Martin Berger, Leiter Konzernforschung und Vorausentwicklung bei Mahle. Klappt dieser Kniff, können die Batterien ebenfalls deutlich schneller Laden. Und das verkürzte Stromtanken ermöglicht es, die Energiespeicher kleiner ausfallen zu lassen. Denn warum sollte man schwere Akkus mit sich herumschleppen, die den Energieverbrauch in den Höhe treiben, wenn der Ladevorgang beim Zwischenstopp am Streckenrand nur wenige Minuten dauert? Außerdem altern die Akkus langsamer und im Schadensfall bietet der Flüssigkeitsmantel einen zusätzlichen Schutz.

Ladeleistungen von bis zu 750 kW

Der Stuttgarter Autozulieferer sieht das Laden der Akkus ganzheitlich: Wenn die Akkus effizient gekühlt werden, kann man auch die Ladeleistung nach oben schrauben. Dazu wollen die Schwaben die vorhandene Infrastruktur des eigenen Ladenetzes „ChargeBig“ mit den rund 1.000 Ladepunkten nutzen. Mit dem Zusatz Power versehen sollen die Stromtankstellen in Zukunft Ladeleistungen von bis zu 750 kW erbringen. Das wäre ein Schlaraffenland für die Elektromobilisten.

Allerdings ist das Stromnetz nicht unendlich belastbar. Deswegen steuert das Mahle-Ladesystem die Lastverteilung innerhalb des Stromnetzes intelligent, so dass möglichst viele E-Fahrzeuge gleichzeitig am vorhandenen Netzanschluss geladen werden können, ohne dass die Stromversorgung kollabiert.

Ohne Kobalt und Nickel, aber auch ohne Lithium
Der neue Zelltyp des chinesischen Herstellers CATL weisen zwar (noch) keine besonders hohe Energiedichte auf. Dafür haben sie temperaturfest und brandsicher. Und schnell laden lassen sie sich auch. Foto: CATL  

Bei den Batterien tut sich ebenfalls viel. Der chinesische Zellproduzent CATL (Contemporary Amperex Technology) tüftelt an einer Natrium-Ionen-Batterie. Das Funktionsprinzip dieser Akkus entspricht dem der Lithium-Ionen, allerdings zeichnet diese Akkus aus, dass sie auch bei niedrigen Temperaturen schnell geladen werden können und generell eine hohe thermische Stabilität haben.

Bei minus 20 Grad Celsius verfügen die Akkus noch 90 Prozent der Kapazität und können bei Raumtemperatur in 15 Minuten von null auf 80 Prozent geladen werden. Nachteilig ist noch, dass die Natrium-Ionen-Batterien relativ groß sind und die Energiedichte mit 160 Wh/kg noch hinter der von Top-Zellen auf Lithium-Ionen-Basis, die pro Kilogramm bis zu 270 Wattstunden speichern können, bleibt.

Ladekabel leicht und ohne Klotz

Das Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS forscht an einem neuen Beschichtungsverfahren, um Batterieelektroden umweltfreundlich und kosteneffizient herzustellen, indem auf giftige Lösungsmittel verzichtet wird. Wie der Name DRYtraec schon verrät, handelt es sich um eine neue Trockenbeschichtung, bei der statt eines Lösungsmittels ein spezieller Binder eingesetzt wird. Mithilfe zweier rotierender Walzen, von denen sich eine schneller dreht, wird ein feiner Beschichtungsfilm gebildet, der danach auf eine Stromableiterfolie übertragen wird. Im letzten Schritt wird die entstandene Rolle zugeschnitten und die einzelnen Teile entsprechend gestapelt, um so die fertige Batteriezelle zu erzeugen.

Mobile wie flexible Ladelösung
Das neue smarte Ladekabel von Bosch ersetzt das Notladekabel, das viele Autohersteller ihren Fahrzeugen mitgeben, damit diese an Haushaltssteckdosen mit Energie versorgt werden können. Mit Adaptern zapft es aber auch andernorts Strom. Foto: Bosch

Bosch hält sich nach dem Ausstieg 2018 immer noch von der Forschung an Batteriezellen fern, will aber in Zukunft immerhin die für die Produktion nötige Technik liefern – von einzelnen Komponenten über Softwarelösungen bis hin zu kompletten Montagelinien. Einer der ersten Kunden ist Webasto, der damit unter anderem Heimspeicher produziert. Mit Modulen, die BMW zuliefert und für den Spezialisten Solarwatt.

Was die Fahrer von Elektroautos aber noch mehr freuen dürfte, ist, dass die klobigen und schweren Kabel für das Laden an Haushaltssteckdosen bald der Vergangenheit angehören. Die Bosch-Techniker den „Lade-Ziegel“, in dem die Steuerungs- und Sicherungstechnik steckt, entsorgt und damit auch 40 Prozent des ursprünglichen Gewichts. Das dreiphasige „Flexible Smart Charging Cable“ ermöglicht auch das Mode-2- und Mode-3-Laden von Wechselstrom mit bis zu 22 Kilowatt. Ab Sommer nächsten Jahres soll es in den Handel kommen. Der Preis steht noch nicht fest.

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2 Kommentare

  1. Avatar

    „Bei 20 Grad Celsius verfügen die Akkus noch 90 Prozent der Kapazität und können bei Raumtemperatur in 15 Minuten von null auf 80 Prozent geladen werden.“

    Ich denke da fehlt ein „minus“ von „20 Grad“. Bei 20 Grad sollte die optimale Kapazität zur Verfügung stehen.

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    • Avatar

      Zumal das eigentlich Quatsch ist. Auch bei niedrigen Temperaturen bleibt die Kapazität erhalten. Nur der Innenwiderstand steigt derart an, dass besonders bei niedrigem Ladezustand die Spannung zu weit absinkt und das BMS zu macht. Die Leistung reicht einfach nicht mehr für den Fahrzeugantrieb.

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