Autobatterien: Lithium-Ionen- oder Lithium-Luft-Systeme?
»Die Antwort fällt in frühestens drei Jahren«
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Hohe Energiedichte – zu geringe Leistungsdichte
Lithium-Luft-Batterien erscheinen als eine interessante Alternative zu Li-Ionen-Batterien in Autos, weil sie deutlich näher an die Energiedichte von herkömmlichen fossilen Brennstoffen heran kämen. Ist das aus ihrer Sicht eine realistische Perspektive?
Sie könnten tatsächlich in der Praxis eine sehr hohe Energiedichte erreichen. Zusammen mit dem Vorteil des deutlich erhöhten Wirkungsgrades eines elektrischen Antriebs wäre dies ein riesiger Schritt für die Reichweite von Elektrofahrzeugen. Das Problem besteht aber darin, dass die Lithium-Luft-Batterien kein hochstromfähiges System darstellt. Die erforderliche Leistungsdichte, um ein Elektroauto vernünftig beschleunigen zu können, fehlt also. Man müsste die Lithium-Luft-Batterien deshalb mit anderen Techniken kombinieren, d.h. das Problem systemisch lösen.
Optimisten behaupten, dass die Phase der Grundlagenforschung schon in ein oder zwei Jahren von der Demonstrationsphase abgelöst wird. Teilen Sie diese Sicht?
Da kommt es natürlich darauf an, was man unter einem Demonstrationsmodell einer Metall-Luft-Batterie versteht. In einem Labormodell kann man durchaus Elektronen hin- und herschicken. Ein solches Demonstrationsmodell würde aber in keiner Weise den Anforderungen entsprechen, die in der Praxis auf die Batterien zukämen. Dafür müssen auch noch systemische. Gesichtspunkte gelöst werden. Sie haben es bei Luft-Systemen immer mit einem „offenen“ System zu tun. Die Luft wird ja aus der Umgebung genommen und eben nicht im System gespeichert. Dies ergibt eine Anzahl von Herausfordungen, die systemisch zu lösen sind, um zu einem realen System zu kommen, auch wenn die Basischemie funktioniert.
Wäre Lithium-Schwefel da eine Alternative?
Generell zeichnen sich auch Lithium-Schwefel-Batterien durch eine deutlich erhöhte Energiedichte gegenüber den heutigen Li-Ionen Systemen aus. Sie werden seit vielen Jahren untersucht und sind grundlegend gut bekannt. Die Stabilität der Schwefelelektrode ist derzeit noch nicht ausreichend für ein Produkt. Auf der Konferenz gab es jedoch einige gute Ansätze, um diesem Problem abzuhelfen. Hier wird auch in Deutschland, z.B. an der TUM, kräftig entwickelt.
Wenn Sie den Stand der Lithium-Luft und der Lithium-Schwefel-Batterien mit dem der Brennstoffzellen vergleichen, in welcher Entwicklungsphase befinden sie sich dann?
Die Brennstoffzellen befinden sich in einer frühen Phase der Kommerzialisierung. Die Lithium-Luft-Batterien hinken da noch einige Entwicklungsstufen hinterher.
Dagegen sind die Li-Ionen-Batterien schon sehr weit und viele behaupten, dass es überhaupt kein Problem sei, die Kosten bei steigenden Stückzahlen in einen Bereich zu drücken, der sie für den Einsatz in Elektroautos geeignet macht. Sehen Sie das Potential für Kostenreduzierung durch Skaleneffekte auch?
Natürlich sinkt der Preis, wenn die Hersteller Li-Ionen-Batterien in wirklich hohen Stückzahlen fertigen. Der Preis von heute 1.000 Euro pro kWh für großformatige Zellen wird sicherlich deutlich sinken. Aber wie stark muss der Preis für Li-Ionen-Batterien sinken, um in einem für Elektroautos akzeptablen Bereich zu kommen? Von 150 Euro pro kWh oder sogar darunter für eine Autobatterie spricht derzeit kaum noch jemand ernsthaft
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