Noch dominieren bei den Elektroautos von Tesla und anderen westlichen Herstellern Akkus nach dem relativ klassischen Lithium-Ionen-Prinzip (das es allerdings in vielen chemischen Variationen gibt), aber zunehmend kommt auch Alternativen Aufmerksamkeit zu. Am unteren Reichweiten Rand werden bald billige LFP-Zellen von CATL im kleinsten Tesla Model 3 aus China zu finden sein, doch auch im Highend-Bereich wird intensiv geforscht. Für Tesla übernimmt viel davon eine kanadische Partner-Universität. Und das dortige Team hat jetzt einen wichtigen Fortschritt auf dem Weg zu Zellen mit viel mehr Energie-Gehalt erzielt, der sogar für elektrische Flugzeuge ausreichen soll.
Fortschritte bei Tesla-Forschern
Diese Informationen sind laut einem Bericht des Blogs Electrek einem neuen Fachaufsatz der Gruppe um Jeff Dahn von der Dalhousie University in Kanada zu entnehmen, die seit vier Jahren Batterie-Forschung für Tesla betreibt. Darin geht es um so genannte Lithium-Metall-Zellen. Gegenüber Lithium-Ionen hätten sie den wichtigen Vorteil einer deutlich höheren Energie-Dichte, könnten also pro Kilogramm Akku um 60 Prozent mehr Strom speichern – gut für mehr Reichweite bei Elektroautos. Auf der anderen Seite hielten sie bislang nicht viele Zyklen aus. Aber die Forscher für Tesla machen Fortschritte dabei, das zu ändern.
Mit der höheren Energie-Dichte würden Elektroautos mit rund 280 Kilometern mehr Reichweite möglich, heißt es im Abstract ihres neuen Aufsatzes. Ausgehend vom Wert des Tesla Model S würde der aktuelle Spitzenreiter damit an der Marke von 900 Kilometern nach der Europa-Norm WLTP kratzen. Laut Electrek hat Teslas Forschungspartner zuletzt im Labor eine Gewichtsdichte von 360 Wattstunden pro Kilogramm und eine Volumen-Dichte von 1000 Wattstunden pro Liter erzielt.
Das sind nicht volle 60 Prozent mehr als in modernen Lithium-Ionen-Zellen. Tesla zum Beispiel soll derzeit für das Model 3 in China Zellen von LG Chem und Panasonic mit je rund 256 Wattstunden pro Kilogramm verwenden. Den höchsten aktuellen Wert bietet laut einer Twitter-Übersicht Teslas LFP-Partner CATL mit knapp 280 Wattstunden, aber mit einer NMC-Chemie. Mit Lithium-Metall würde die Gewichtsdichte also mindestens um rund 30 Prozent zunehmen.
E-Flugzeuge – aber nicht von Tesla
Wie die Tesla-Forscher in ihrem Aufsatz darlegen, konnten sie die Zahl der Zyklen, die eine solche hocheffiziente Zelle nutzbar übersteht, mit Hilfe von speziellen Zusätzen im Elektrolyten schon auf 50 Zyklen steigern. Jetzt ist von 200 Zyklen die Rede. Für eine Million-Meilen-Batterie, von der Tesla und die Forscher ebenfalls schon lange sprechen, würde das längst nicht ausreichen. Aber es zeigt, welche schnellen Fortschritte mit gezielten Experimenten noch möglich sind. Und wenn es so weit ist, soll die hohe Dichte von Lithium-Metall-Zellen selbst für Elektro-Fluggeräte ausreichen, zunächst im „urbanen“ Einsatz, schreiben Dahn und Kollegen.
Das dürfte eine gute Nachricht auch für das Lufttaxi-Startup Lilium sein, das manche als eine Art kleines deutsches Tesla verstehen. Anfang dieses Jahres kam es ins Gerede, weil ein anonymer Luftfahrt-Experte ausgerechnet hatte, dass die von Lilium genannten Daten zu Reichweite und Transport-Kapazität nicht zu erreichen sind – jedenfalls nicht, wenn man bis 2025 keine Steigerungen der Energie-Dichte mehr einplant.
Doch bis dahin dürften sowohl Lithium-Ionen- (bei der Dichte) als auch Lithium-Metall-Zellen (bei der Haltbarkeit) weiterentwickelt werden. Auch Tesla-CEO Musk hat das schon angedeutet: In einigen Jahren werde die Energie-Dichte von Batterien hoch genug sein, um elektrische Flugzeuge anzugehen, schrieb er 2019 auf Twitter. Tesla selbst werde sich aber vorerst nicht um fliegende E-Vehikel kümmern, sagte Musk auf Nachfrage Anfang dieses Jahres – aber hauptsächlich, weil das Unternehmen mit seinen Elektroautos und Energie-Produkten ohnehin schon alle Hände voll zu tun habe.
