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05/21/2012

Batterietechnologie: Per Sprint zum Marathon

Mit Varta will VW aufgegebenes Terrain wieder für Europa zurückgewinnen und startet bei der Grundlagenforschung.

von Maria Brandl

Der Weltmarkt für Lithium-Ionen-Batterien für E-Fahrzeuge entwickelt sich äußerst dynamisch", so eine neue Studie der Unternehmensberater-Gruppe Roland Berger. Bis 2015 werde der Weltmarkt dafür auf mehr als 9 Mrd. Dollar wachsen – obwohl die Nachfrage nach E-Autos weltweit schwächelt.

"Der Weg zum E-Auto ist kein Sprint, sondern ein Marathon", so VW-Chef Martin Winterkorn bereits 2009. Er beklagt seit Jahren, dass Europa bei der Batterietechnologie den früheren Vorsprung aufgegeben hat. Dieses Manko müsse beseitigt werden. Es geht auch darum, nach der Importabhängigkeit bei Erdöl mit der E-Mobilität nicht eine neue aufzubauen. Für den E-Up, der 2013 startet, wird VW aber noch die Lithium-Akkus von Sanyo aus Korea beziehen (inzwischen Teil von Panasonic in Japan).

Aufholjagd

Aber VW versucht mit großem Elan in Deutschland wieder eine wettbewerbsfähige Batterieindustrie aufzubauen. Ein Partner ist Varta, jener Batterienhersteller, mit dem VW und Daimler Anfang der 90er-Jahre eine Nickel-Metallhydrid-Batterie für Hybridautos entwickelt hatten. Ein Erfolg wurde daraus nicht: Toyota und Honda waren mit ihren Hybridautos deutlich erfolgreicher, Varta ging als Konzern unter (siehe Zusatzartikel) .

Nun aber wollen VW und Varta in einem auf vier Jahre ausgelegten Gemeinschaftsprojekt die nächste Generation von Lithium-Ionen-Akkus entwickeln, die leistungsfähiger, haltbarer und kostengünstiger sind als bisher. Das Projekt, an dem 35 Leute in Ellwangen arbeiten und das mit einem zweistelligen Millionen- Euro-Betrag ausgestattet ist, läuft bis 2014. Über den aktuellen Stand konnten sich Journalisten vorige Woche vor Ort informieren.

Quasi die Vorhut für die automotiven Lithium-Ionen-Akkus (Start 2014) bilden Lithium-Ionen-Zwischenspeicher für Solarstrom. In Deutschland gibt es, so Varta-Chef Herbert Schein, eine Mio. Haushalte mit Solaranlagen, derzeit sind von dem Strom aber nur 20 % für Haushalte nutzbar, der Rest muss eingespeist werden und belastet das ohnehin strapazierte Stromnetz. Dank Stromzwischenspeicher im Haus könnte der Eigenverbrauch auf 70 % erhöht und etwa auch ein E-Auto betrieben werden. Lithium-Ionen-Akkus mit einem Wirkungsgrad von 95 % seien für Private besser geeignet als Brennstoffzellen und Wasserstoff (45 % Wirkungsgrad), die aber für Großanlagen zu bevorzugen seien.

Die Stationär-Lithium-Ionen-Akkus werden ab Herbst in Deutschland, dann auch in Österreich und der Schweiz angeboten. Die kleinste Einheit beträgt 0,5 kWh, die größte 15 kWh. Die Kosten inklusive aller Nebengeräte sollen 7000 bis 10.000 € betragen.

E-Antrieb

Bei den für E-Autos vorgesehenen Lithium-Ionen-Akkus ist man, sowohl, was die Zellen wie die Fertigung betrifft, im Prototypenstadium. Varta bringt hier sein großes Wissen aus 10 Jahre Lithium-Mikrobatteriefertigung über Miniaturisierung, Gehäuse- und Produktionstechnik ein.

Bei der Grundlagenforschung arbeitet Varta vor allem mit der TU Graz zusammen (siehe Artikel unten) .

Trotz Spätstart erhofft sich Tojner mit der Lithium-Ionen-Technologie für Varta einen ähnlichen Erfolg wie bei Hörgeräte-Akkus: Da hatte Varta den Sprung vom Mini-Anbieter zum Marktführer in nur 10 Jahren geschafft.

Die Roland-Berger-Studie geht davon aus, dass 2015 fünf Hersteller 70 % des Marktes kontrollieren werden. Aus Deutschland ist nur Bosch als Partner von Samsung (SB LiMotive) dabei. Aber 2020 kann alles anders sein. Ob VW Varta als Lieferant wählen wird, ließ Werner Schreiber, VW, offen. Als Einzigen "sicher nicht".

Super-Batterie als Ziel

Aus Laptops oder Handys sind Lithium-Ionen-Akkus nicht wegzudenken, für einen großflächigen automotiven Einsatz eignen sie sich aber noch nicht, so Stefan Koller, Geschäftsführer der "Varta Micro Innovation" in Graz. Diese 2009 von Varta Microbattery und TU Graz gegründete Forschungsgesellschaft (18 Mitarbeiter), an der beide Teile je 50 % halten, soll Lithium-Ionen-Akkus mit besserer Schnellladefähigkeit, Hitzebeständigkeit (über 40  C) und mehr Leistung entwickeln. 10 Mio. € sind dafür vorgesehen.

Derzeit schaffen automotive Lithium-Ionen-Akkus bestenfalls 160 bis 170 Wh/kg, so Koller, meist nur 120 Wh/kg. Laptop-Akkus erreichen 240 bis 250 Wh/kg, was er für den aktuellen Zenit hält. Mehr, bis zu 590 Wh/ kg, erlauben Siliziumgrafit- anstelle von aktuellen Grafit-Ano­den. Die bei Lithium-Akkus gefürchtete Kurzschlussgefahr nehme mit der Spannungserhöhung von derzeit 3,7 auf 4,6 V zu, sei aber bei korrekter Produktion gut beherrschbar.

Der nächste Sprung wären Lithium-Schwefel-Akkus, die in 10 bis 15 Jahren serienreif sein könnten, zuerst für Consumer-Artikel, später für Autos. Die große Hoffnung Lithium-Luft mit ähnlich hoher Energiedichte pro kg wie Benzin sieht Koller aber nicht vor 30 Jahren.

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