Technik für E-Autos Neuer Superakku aus China - Was kann die Graphen-Technologie?

Chinesischen Wissenschaftlern ist offenbar ein Durchbruch bei der Batterieforschung gelungen – mit der Graphen-Technik. Die basiert auf einem elektrisch gut leitfähigen Kohlenstoff und soll das bisherige Reichweitenproblem der Akkus lösen. Bisher war Graphen sehr teuer, nun soll die neuartige 3DG-Produktionstechnologie der Chinesen dem abhelfen.

GAC Aion V electric SUV
Das neue GAC-Modell Aion V, in das der Super-Graphen-Akku verbaut werden soll. Bildrechte: IMAGO / VCG

Die Forschenden arbeiten dabei für den Autobauer GAC, der die neuartige Batterientechnik in seinem ab September 2021 erscheinenden Modell Aion V verbauen will. Die chinesische Firma verkündete in einer Pressemitteilung "bahnbrechende Fortschritte" bei der Entwicklung einer Super-Schnellladebatterie auf Graphen-Basis, die sich nun in der Phase der Fahrzeugtests befinde. Laut Mitteilung könne mit der Technik ein Akku in Kombination mit einem 600A-Hochleistungsladegerät in nur acht Minuten auf 80 Prozent geladen werden.

Das "schwarze Gold" wird erschwinglich

Das Problem bei der Graphen-Technik war bisher, dass sie enorm teuer ist – früher kostete das neue "schwarze Gold" einige hundert Euro pro Gramm. Mit ihrer 3DG-Produktionstechnologie (dreidimensionales Graphen) will GAC die Herstellungskosten nach eigenen Angaben auf ein Zehntel reduziert haben. Graphen ist eine Form von Kohlenstoff, bei dem die Moleküle in einer charakteristischen Wabenstruktur miteinander verbunden sind. Eine weitere Möglichkeit für seine Anwendung besteht in einer Hybridform mit Titan, wie sie derzeit an der TU München erforscht wird.

Die neuartige Batterie auf Graphenbasis habe laut GAC auch den den strengsten Sicherheitstest bestanden – den sogenannten "Battery Shooting Test". Dabei wird die Batterie mechanisch getestet und die Zellen dürfen kein Feuer fangen.

Grafik von Graphenschichten.
Die Kristallstruktur von Graphen grafisch dargestellt (Archiv). Bildrechte: pixabay

Super-Akku in Dresden getestet

Bereits vor einem Jahr hatten Experten des Fraunhofer-Instituts für Material- und Strahltechnik (IWS) in Dresden einen "Super-Akku" getestet, in diesem Fall auf Basis der Schwefel-Lithium-Technik. Die neuartige Batterie soll ein Auto rund 1.000 Kilometer weit fahren lassen oder ein Smartphone fünf Tage lang mit Strom versorgen können.

Zur chinesischen Entwicklung konnte das IWS "leider keine seriöse Einschätzung abgeben", wie Pressesprecher Markus Forytta auf Anfrage von MDR Wissen mitteilte. Denn die GAC-Pressemitteilung enthalte keine Details und auch keinen Verweis auf andere Quellen.

Hält die Entwicklung, was sie verspricht?

Auch der Jenaer Batterie-Experte Prof. Ulrich Schubert bemängelte die dürftigen Angaben der Entwickler. Prinzipiell sei Graphen ein sehr guter elektrischer und thermischer Leiter, so Schubert, extrem leicht, chemisch inert (stabil, nicht schädlich, reagiert nicht oder nur sehr gering z.B. auf Luft oder Wasser) und flexibel mit einer großen Oberfläche auch für Batterieanwendungen massiv erforscht. Dazu kämen seine umweltfreundlichen und nachhaltigen Eigenschaften.

Der Chemiker Prof. Dr. Ulrich S. Schubert in einem Labor.
Prof. Dr. Ulrich Schubert (Archiv). Bildrechte: Jan-Peter Kasper/FSU

Allerdings sei laut Prof. Schubert nicht sicher, ob GAC tatsächlich die Produktionskosten des bisher sehr teuren Materials habe stark senken können. "Abgesehen von denen, die im Unternehmen arbeiten, ist niemand sicher, welche Art von Graphen verwendet wird, noch ist der spezifische Herstellungsprozess klar", betont der Forscher. Bei dem verwendeten 3D-Graphen könne es sich auch um Graphen-Aerogel oder um Graphen-Schaum handeln, oder es könnte ein mehrschichtiges Graphen sein – an der Grenze zu Graphit (das kennen wir von der Bleistiftmine).

Auch seien die Angaben zur Batterie recht dürftig: "Es ist z.B. auch unklar ob es eine Labortestzelle war oder ob das schon ein ganzer Pack für ein E-Auto war", erklärt Prof. Schubert. Da es zur verwendeten Zellchemie keine weiteren Angaben gibt und diese auch in der Pressemitteilung der Firma nicht näher erläutert wird, sei es für den Experten letztlich schwer einzuschätzen, ob diese Zelltechnologie wirklich hält, was sie verspricht.

"SuperBatterie" aus Großröhrsdorf in der Entwicklung

Man muss auch gar nicht so weit in die Ferne schweifen, wenn man nach ambitionierter Batterienforschung sucht. Denn die deutsch-estnische Firma Skeleton Technologies mit Sitz in Großröhrsdorf bei Dresden arbeitet zusammen mit dem renommierten Karlsruher Institut für Technik (KIT) an einer "SuperBatterie" auf Graphen-Basis, die nur 15 Sekunden zum Laden brauchen soll. Der Schlüssel dafür soll in einer Skeleton-Entwicklung namens "Curved Graphene" liegen, mit der laut dem Unternehmen die Eigenschaften von Ultrakondensatoren (hohe Leistung, lange Lebensdauer) in eine Graphen-Batterie integriert werden können. "Die SuperBatterie könnte zum Gamechanger für die Automobilindustrie werden", hofft Skeleton-Chef Taavi Madiberk.

Vom Bund und Land Sachsen gibt es schon mal bis 2028 insgesamt 54,3 Millionen Euro an Förderung für Skeleton und die Firma Liofit im benachbarten Kamenz. Wie genau die neue "SuperBatterie" funktionieren soll, verrät Skeleton allerdings nicht in seiner Pressemitteilung. Laut electrive.net, einem Branchendienst für Elektromobilität, habe das Unternehmen zumindest versichert, dass die genannte Ladezeit nicht nur im Labor, sondern auch in realen Anwendungen erreicht werden konnte.

cdi

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