Durchbruch bei Lithium-Ionen Batterien

München. Die Batterietechnik im Auto steht vor einer Revolution, die nicht nur Hybrid-Fahrzeuge betrifft. Der Bedarf an elektrischer Energie steigt, und auch die Zahl elektrischer Verbraucher nimmt zu. Dabei gewinnt die Lithium-Ionen-Batterie als Alternative zum Blei-Säure- oder Nickel-Metallhydrid-Akku an Bedeutung.

Versuchsautos verschiedener Hersteller existieren bereits. „In etwa zwei Jahren wird es erste Serien-Hybrid-Fahrzeuge mit Lithium-Ionen-Batterie geben“, sagt Klaus Brandt, Geschäftsführer der Gaia Akkumulatorenwerke. Der Zulieferer hat sich ganz auf die Entwicklung der Lithium-Ionen-Technik spezialisiert. Ihr Vorteil: Die Akkus sind bei hoher Leistungs- und Energiedichte sowie hoher Zyklenfestigkeit vergleichsweise klein und leicht. Das macht sie vor allem für den Einsatz in Vollhybrid-Fahrzeugen geeignet, die mit Benzin- oder Elektromotor fahren können und entsprechend große und bisher schwere Batterien benötigen.

Es scheint ein Kopf-an-Kopf-Rennen zu werden: Manche Experten sehen Toyota mit der nächsten Generation des Prius bei der Lithium-Ionen-Technik ganz vorn. Andere geben den europäischen Herstellern bessere Chancen. Bei ihnen sei die Batterie über die Erprobung im Vollhybrid schon hinaus, heißt aus der Industrie.

Beim neuen Prius arbeitet Toyota wie schon bisher bei der Nickel-Metallhydrid-Batterie mit Panasonic zusammen. Doch könnten im Batteriemarkt künftig ganz neue Namen auftauchen: Nissan etwa hat sich im April an einem Joint Venture mit NEC beteiligt. Neben Gaia steht auch Continental in den Startlöchern. Der Zulieferer entwickelt mit einem Partner eine Lithium-Ionen-Batterie, die bis 2010 marktreif sein soll. Und Degussa und Altair Nano forcieren mit neu entwickelten Batteriekomponenten, etwa Elektroden und Separatoren, die Fertigung in Partnerunternehmen.

Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterien noch deutlich teurer als Nickel-Metallhydrid-Akkus. Bei größeren Zellen, die freilich nicht für die Automobilanwendung vorgesehen sind, sei man bereits bei rund 300 Euro pro Kilowattstunde angekommen und damit günstiger als vergleichbare Nickel-Metallhydrid-Zellen. In jedem Fall punkten die Batterien mit großer Leistungs- und Energiedichte, die pro Kilogramm Eigengewicht um den Faktor zwei höher ist als bei einer Nickel-Metallhydrid-Batterie, im Vergleich zum Blei-Säure-Akku sogar um den Faktor drei bis vier.

Sicherheitsprobleme beim Einsatz der Lithium-Ionen-Technik im Auto scheinen gelöst. Dabei spielen zum einen neuartige Materialien eine Bedeutung. Degussa bietet beispielsweise einen keramischen Separator an. „Er ist temperaturstabil und verbessert das Crashverhalten“, sagt Uwe Paulmann, Marketingleiter bei Degussa für die Lithium-Ionen-Technik.

Entwicklungsbedarf sehen die Fachleute noch bei der Produktionstechnik, um große Batteriestückzahlen zuverlässig und kostengünstig zu fertigen. Zudem könne die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie noch verbessert werden, um im Idealfall ein Fahrzeugleben lang zu halten.

Im Vollhybrid-Auto mit seiner komplexen Steuerung von reinem Elektroantrieb, Parallelbetrieb von Verbrennungs- und Elektromotor und Boosterfunktion des Elektroantriebs zum Beschleunigen punktet die Lithium-Ionen-Batterie. Doch auch für Mild Hybrids mit elektrischer Unterstützung des Fahrbetriebs bietet sie sich an, wird dort aber sicherlich mit der Nickel-Metallhydrid-Technik konkurrieren. In jedem Fall wägen die Hersteller ab, ob ein Typ mit großer Leistungs- oder Energieabgabe zum Einsatz kommen soll. Und insbesondere bei den Mikro-Hybriden mit Start-Stopp-Automatik ist zusätzlich auch die Blei-Säure-Batterie in der modernen AGM(„Absorbent Glass Mat“)-Variante weiterhin wettbewerbsfähig: Sie punktet mit dem günstigsten Preis. USABC, ein Konsortium von DaimlerChrysler, Ford und GM zur Batterieentwicklung, nennt für ein Kilowatt aus der Lithium-Ionen-Batterie einen Preis von rund 100 Euro, während ein Kilowatt aus einem AGM-Akku zehn Euro kostet.