Ein neues Zeitalter der Energiespeicherung
Was macht diese Batterie so besonders?
Das Team um Professor Leif Asp setzt auf einen völlig neuen Ansatz. Die Batterie ist so konzipiert, dass sie gleichzeitig als tragendes Material dient. Dies bedeutet, dass die Batterie nicht nur elektrischen Strom speichert – sie unterstützt auch die gesamte Fahrzeugstruktur. Das lässt sich als eine doppelte Funktionalität verstehen, die Gewicht und Platz einspart.
Die Anwendung von Kohlefaser als Schlüsseltechnologie
Kohlefaser ist das Herzstück dieser Innovation. Leicht, stark und steif, stellt es ein ideales Material dar. Vor allem im Automobil- und Luftfahrtbereich kommt es aufgrund seiner Eigenschaften häufig zum Einsatz. Es kann jedoch noch mehr. In einem speziellen elektrochemischen Verfahren, das die Forscher entworfen haben, kann Kohlefaser auch als effektives Elektrodenmaterial fungieren. Jüngste Studien haben gezeigt – erstmals 2018 publiziert – dass die Kristallanordnung von Kohlefaser diesen Effekt verstärken kann.
Der Energiegehalt dieser strukturellen Batterie liegt bei 30 Wh/kg – im Vergleich zu den derzeitigen Batteriewerten von circa 153 Wh/kg, wie sie im Hyundai Ioniq 6 zu finden sind. Dennoch darf man nicht vergessen, dass man in diesem neuen Konzept die Masse des Chassis abziehen kann. Dies könnte bedeuten, dass die Gesamtbilanz der Fahrzeugperformance erheblich gesteigert wird.
Die Aussichten für Elektrofahrzeuge
Das Team rechnet mit einem potenziellen Fortschritt von bis zu 70%. Professor Asp erklärt: „Wir haben Berechnungen für Elektroautos angestellt, die zeigen, dass sie heute bis zu 70 Prozent länger fahren könnten, wenn sie mit konkurrenzfähigen strukturellen Batterien ausgestattet sind.“. Ein Durchbruch für die Industrie scheint am Horizont zu sein.
Innovationen im Inneren der Batterie
Besondere Merkmale der neuen Batterie beinhalten die Verwendung von Kohlefaser sowohl in der Anode als auch in der Kathode. Dadurch wird die Notwendigkeit eliminiert, schwere Materialien wie Kupfer zu verwenden. Bloß der Einsatz einer halbflüssigen Elektrolytlösung steigert die Sicherheit der Anwendung. Flüssigkeitsbatterien sind oft entzündlich und stellen ein Risiko dar. Bei dieser Batterie ist es jedoch schwierig, die Ionen schnell genug zwischen den Terminals zu bewegen. Hier ist weiterer Forschungsbedarf gegeben.
Ein Blick in die Zukunft: Kommerzialisierung der Technologie
Diese Innovationssprünge sind zwar vielversprechend, dennoch handelt es sich zunächst um Laborergebnisse. Die Markteinführung könnte dennoch in greifbare Nähe rückversetzt werden. Im Jahr 2022 haben die Forscher die Gesellschaft Sinonus gegründet, um die Technologie in den Markt zu bringen.
Der neu ernannte CEO plant bereits, die Massenproduktion voranzutreiben. „Man kann sich vorstellen, dass Mobiltelefone in Kreditkartendicke oder Laptops, die nur halb so viel wiegen, Zukunftsmusik sind,“ bemerkt Asp.
Fazit: Die Zukunft der Mobilität im Umbruch
Die strukturelle Batterie könnte einen Paradigmenwechsel in der Automobilindustrie und darüber hinaus beschleunigen. Investitionen in dieser Technologie könnten letztlich den Transportsektor revolutionieren. Der Wettlauf um die nächste Generation von Elektrofahrzeugen hat gerade erst begonnen – und diese Entwicklung könnte der Schlüssel zu einer nachhaltigeren Zukunft sein.
Quelle:
- R. Chaudhary, J. Xu, Z. Xia, L. E. Asp, Unveiling the Multifunctional Carbon Fiber Structural Battery. Adv. Mater. 2024, 2409725. https://doi.org/10.1002/adma.202409725
- Bild: Chalmers University of Technology | Henrik Sandsjö