Batterien werden in Zukunft nicht mehr in elektrisch angetriebene Autos und Flugzeuge eingebaut. Die Verkehrsträger sind selbst die Stromspeicher, besser gesagt die Karosserie beziehungsweise die Außenhaut eines Flugzeugs. Sie besteht aus mit Kohlenstofffaser verstärktem Kunststoff, der gleichzeitig elektrisch aktiv ist. Strukturbatterien nennt man diese Bauweise: Sie sind neben ihrer Speicherfunktion die tragenden Elemente. Stahl- und Leichtmetallbleche haben dann ausgedient.


Bild: Technische Universität Chalmers

Zehnmal bessere Eigenschaften als bei ersten Versuchen

Die Batterien heutiger Elektroautos machen einen großen Teil des Fahrzeuggewichts aus. Die Strukturbatterie erhöht das Gesamtgewicht eines Elektrofahr- oder Flugzeugs kaum. Das haben Berechnungen des Entwicklerteams um Leif Asp, Professor für Materialforschung an der Technischen Universität Chalmers in Göteborg und Johanna Xu, die bei ihm promoviert hat, ergeben.

Erste Versuche vor 14 Jahren

Bereits 2007 stellte Asp mit seinem Team die erste Strukturbatterie her. Sie speicherte nicht nur zu wenig Strom. Ihre Festigkeit reichte auch nicht aus, um Blech in einer Fahrzeugkarosserie zu ersetzen. Jetzt hat er in Zusammenarbeit mit dem Royal Institute of Technology der Königlichen Technischen Hochschule in Stockholm einen großen Schritt nach vorn gemacht. Die Eigenschaften der jetzt vorgestellten Strukturbatterie hinsichtlich Speicherung, Steifheit und Festigkeit liegen zehnmal höher als die bisher erreichten Werte. 


Der neue Akku hat eine Energiedichte von 24 Wattstunden pro Kilogramm. Das entspricht 20 Prozent der Dichte einer Lithium-Ionen-Batterie heutiger Bauart. Da Fahrzeuge, die mit einem solchen Stromspeicher ausgestattet sind, deutlich leichter sind als heutige Elektroautos, brauchen sie weniger Strom. Und mit einer Steifigkeit von 25 Gigapascal kann die Strukturbatterie mit vielen anderen häufig verwendeten Werkstoffen mithalten.

Schlankheitskur für Pedelecs

„Frühere Versuche, Strukturbatterien herzustellen, haben zu Zellen mit entweder guten mechanischen oder guten elektrischen Eigenschaften geführt“, sagt Asp. „Unser Speicher hat Beides.“ Die neue Batterie hat eine negative Elektrode aus Kohlefaser und eine positive Elektrode aus einer mit Lithiumeisenphosphat beschichteten Aluminiumfolie. Sie sind durch ein Glasfasergewebe in einer Elektrolytmatrix getrennt. Die drei Bestandteile sind in Folienform übereinandergestapelt wie man es von einem Sandwich gewohnt ist. 

Das neue Material ist nicht nur für Autos und Flugzeuge geeignet. Man könnte daraus auch besonders leichte Pedelecs und die Gehäuse elektronischer Geräte bauen.

via Technische Universität Chalmers

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