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Neuere Batterietechnik



Aufgabe


Die Diskussion über den Klimawandel bringt ein Thema nach vorn, an dem hinter den Kulissen schon länger und mit viel Engagement gearbeitet wird, die Entwicklung neuer Batterien mit deutlich mehr Speicherkapazität. Dies scheint im Moment sogar die vielversprechendere Lösung gegenüber der Wasserstofftechnik zu sein, denn dieser ist zwar relativ einfach herstellbar, aber zu seiner Speicherung ist entweder im Moment noch eine Menge Energie nötig, oder die Menge ist für vernünftige Reichweiten unzureichend. Außerdem sind Milliarden in ein neues Tankstellennetz zu investieren.

Funktion


Schauen wir uns deshalb einmal den Stand der Batterietechnik im Jahr 2007 an. Die gegenwärtige Batterie im Kraftfahrzeug enthält immer noch Blei und einen flüssigen Elektrolyten. Bei wenig Energiebedarf kann sie mit geringem Preis, hoher Zuverlässigkeit und Sicherheit ihren Platz im Auto verteidigen. Wird der Elektrolyt in Glasfaser-Vlies eingebunden, ist sie sogar gasungsarm und komplett wartungsfrei. Allein Gewicht und Lebensdauer lassen zu wünschen übrig.

Die Batterie als sinnvolle Möglichkeit der Energiespeicherung ist durch die Firmen Honda und besonders Toyota in ein realistisches Szenarium gerückt worden. Oben im Bild sehen Sie die Nickel-Metallhydrid- Batterie des derzeitigen Toyota Prius. Die Firma gewährt eine Garantie von 8 Jahren oder 160.000 km. Das Ei des Columbus ist dieser Batterientyp wahrscheinlich noch nicht, denn im Prius wird nur etwas mehr als ein Drittel der Kapazität genutzt. Man schützt die Batterie durch ein sehr restriktives Lademanagement. Bei einer Stadtgeschwindigkeit von 50 km/h wird z.B. immer auf Verbrennungsmotor umgeschaltet. Man fragt sich, warum man so viel Masse mit sich herumschleppt.
Kommen wir zum wahrscheinlicheren Kandidaten für die Zukunft, der Li-Ionen-Batterie. Wir kennen sie schon aus vielen tragbaren Geräten mit ständig steigendem Energiehunger. Die Batterien sind dieser Herausforderung gerecht geworden und haben dabei weder im Gewicht noch in den Abmessungen sonderlich zugelegt.

Vielleicht haben Sie aber auch leidvoll erfahren, wie schnell sich diese Stromspeicher aus dem aktiven Dasein verabschieden. Man braucht für sie Ladegeräte, die ein Über- und besonders Unterschreiten bestimmter Lademengen verhindern. Da ist es im Kraftfahrzeug natürlich schwierig, auf jede einzelne Zelle zu achten. Mehr als 50 von ihnen sind nötig, um eine für größere Elektromotoren nötige Spannung von etwa 200 Volt zu erreichen. Von denen darf keine ausfallen, weil sie alle in Reihe geschaltet sind.
Den Stand der Technik können Sie im Internet verfolgen.

Lesen Sie den Bericht der Firma Degussa und den Fahrbericht, bei dem die NiMH-Batterie eines Honda-Hybrid durch einen selbst entwickelten Lithium-Ionen-Speicher ersetzt und 30.000 km ohne Probleme zurückgelegt wurden. Offensichtlich ist bei dieser Konstruktion auch die Brandgefahr kein Thema mehr. Doppelt so viel Reichweite bei gleichem Gewicht gegenüber NiMH-Batterien werden vorläufig durch die Entwicklungsarbeit erzielt. 07/08

Einsatzpläne:
Toyota im nächsten Prius,
Daimler-Chrysler 2009.

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