Elektromobilität

Neuer Akku fürs Elektroauto verspricht 40 Prozent mehr Leistung

von
Carola Franzke

Ein Start-up will Lithium-Ionen-Akkus effizienter machen. Mit dem neuen Verfahren könnten Elektroautos deutlich günstiger werden.

In einem E-Auto steckt der Stecker zum Laden, verschwommen ist eine Ladesäule zu sehen.
Weniger laden, mehr fahren: Neue Akkus sollen die Reichweite von Elektroautos signifikant erhöhen. Foto: Shutterstock/Matej Kastelic

Das erfahren Sie gleich:

  • Wie zwei Gründer Akkus von Elektroautos verbessern wollen
  • Warum der Schlüssel dazu in Silizium-Anoden liegt
  • Welche weiteren Alternativen Wissenschaftler derzeit erforschen

Günstige Elektroautos dank Silizium

Das kalifornische Start-up Sila Nanotechnologies will das Elektroauto günstiger zu machen. Der Schlüssel dazu: Der Akku soll effizienter werden, und zwar mit Anoden aus Silizium. Die beiden Gründer Gene Berdichevsky und Gleb Yushin Yushin sagen: „Mit unserem Anoden-Material werden wir bis zu 40 Prozent mehr Akku-Leistung erreichen.“

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Die beiden wissen, wovon sie reden: Berdichevsky war früher Ingenieur bei Tesla, Yushin Materialwissenschaftler am Georgia Institute of Technology. Gemeinsam wollen sie nun der Elektromobilität zum Durchbruch verhelfen.

Die Vorteile des neuen Akkus

Die Anode ist der positive Pol im Akku, und wenn der Akku geladen wird, lagern sich hier die Lithium-Ionen an. Normalerweise ist die Anode aus Graphit. Im Vergleich zu ihr kann eine Silizium-Anode rund 25-mal so viele Lithium-Ionen binden.

Der Knackpunkt: Die Bindung der Ionen führt dazu, dass sich das Silizium ausdehnt und porös wird. Chemische Nebenreaktionen senken außerdem die Leistung des Akkus.

Berdichevsky und seine Kollegen haben daran geforscht und eine Lösung entwickelt: starre, Silizium-basierte Nanopartikel, die wie ein Schwamm aufgebaut sind und nach innen genug Raum für Volumenänderungen bieten.

Mit dieser Technik und weiteren Modifikationen erreicht Sila Nanotechnologies gegenwärtig eine Leistungssteigerung von rund 20 Prozent gegenüber konventionellen Lithium-Ionen-Akkus – also die Hälfte des Versprechens.

Akkus im Elektroauto: Suche nach Alternativen

In fast allen Elektroautos stecken große, schwere und vor allem teure Lithium-Ionen-Akkus.Der Rohstoff Lithium kommt nur an wenigen Orten der Welt vor, und eine immer größere Zahl an Geräten wie Smartphones und Computer konkurriert mit den Elektroautos um das begehrte Lithium. Viele Wissenschaftler und Unternehmen weltweit tüfteln an Wegen aus dieser Abhängigkeit.

In Australien wird am RMIT eine neuartige Protonen-Batterie aus leicht verfügbaren und günstigen Materialien entwickelt. Andere Ansätze verfolgen die Idee, Fahrzeuge während der Fahrt aufzuladen – per Induktion, wie auf einer chinesischen Teststrecke, oder per Schleifkontakt und elektrifizierter Schiene wie in Schweden.

Wasserstoff-Brennstoffzellen sind wegen der fehlenden Emissionen ebenfalls immer wieder in der Diskussion – die ausgesprochen energieaufwendige Gewinnung von Wasserstoff ist hier das größte Hindernis für eine flächendeckende Einführung.

Elektroautos: günstiger oder mehr Reichweite

Ein deutlich effizienterer Akku mit einer Silizium-Anode würde bedeuten: Entweder ein kleinerer Akku ohne Einbußen in Sachen Reichweite, oder eine deutlich größere Reichweite bei gleichem Akku-Volumen und -Gewicht. Sila Nanotechnologies ist damit übrigens nicht allein, auch andere Unternehmen wie Enovix aus Fremont und Enevate aus Irvine (beides in Kalifornien) entwickeln Silizium-basierte Anoden.

Was im Labor funktioniert, muss sich nicht zwangsläufig unter Praxisbedingungen ebenfalls bewähren.

Venkat Viswanathan, Universität Carnegie Mellon

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So vielversprechend der Ansatz scheint, gibt es durchaus kritische Stimmen. Venkat Viswanathan, Ingenieur an der renommierten Universität Carnegie Mellon in Pittsburgh, warnt: „Die Fortschritte von Sila beeindrucken sehr. Aber man muss bedenken: Verändert man einen Parameter, geht das oft auf Kosten eines anderen – Sicherheit, Ladezeit oder Anzahl der möglichen Ladezyklen."

Wohl auch deshalb hat Sila Nanotechnologies erst für 2023 angekündigt, die ersten Elektroautos mit seinen neuen Akkus auszurüsten. Abgesehen davon: Von effizienteren Lithium-Ionen-Akkus würden nicht nur Elektroautos profitieren – vielleicht wäre es dann auch endlich kein Drama mehr, mit einem halb geladenen Smartphone aus dem Haus zu gehen.

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