Die Feststoffbatterie: die Auto-Batterie der Zukunft?
Die Zahl der Elektroautos in Deutschland nimmt seit Jahren kontinuierlich zu. Trotzdem gilt die Technik als noch nicht ganz ausgereift. Ein Knackpunkt: die vergleichsweise geringen Reichweiten der meisten E-Autos. Mit der Feststoffbatterie scheint jedoch eine Lösung in Sicht. Die Reichweite könnte auf 1.000 Kilometer und darüber hinaus gesteigert werden. Außerdem soll die Feststoffbatterie schneller laden können und brandsicherer sein. Erfahren Sie hier mehr über die Feststoffbatterie fürs E-Auto.
Lesezeit: 2 Minuten
Inhalt:
Das Wichtigste auf einen Blick
- Der Elektrolyt einer Feststoffbatterie ist fest, nicht flüssig wie bei einer herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie.
- Elektroautos mit Feststoffbatterien können größere Reichweiten von über 1.000 Kilometern erzielen.
- Die serienmäßige Produktion von Feststoffbatterien wird noch dauern, aber das Potenzial ist da.
Was ist eine Feststoffbatterie?
Der grundsätzliche Aufbau einer Feststoffbatterie unterscheidet sich kaum von Lithium-Ionen-Batterien. Klassische Lithium-Ionen-Batterien haben eine Anode, eine Kathode und einen Elektrolyten, der das Medium für den Elektronenaustausch ist – nur so kann Strom fließen.
Doch während herkömmliche Batterien eine flüssige Elektrolytlösung verwenden, kommt bei der Feststoffbatterie ein festes Material als Elektrolyt zum Einsatz. Aufgrund des festen Bestandteils wird die Batterie auch Feststoffkörperbatterie, Feststoffakku oder solid-state-Akku genannt.
Auch für die Anode kommen in der Feststoffbatterie-Technologie andere Materialien zum Einsatz. Statt der klassischen Anode aus Lithium, Nickel, Mangan und Kobalt (Lithium-NMC) kann sie aus Keramik, Sulfiden oder speziellen Polymeren bestehen. Sogar „anodenlose Batterien“ sind beim Feststoffakku möglich. Dort bildet sich die Anode beim ersten Laden.
Anodenlos und mit festem Elektrolyten ist die Feststoffbatterie deutlich kleiner und kompakter aufgebaut als eine herkömmliche Batterie. Sie benötigt weniger Platz, kann aber trotzdem mehr Energie speichern. Zudem gilt die Technologie als sicherer, da auf eine leicht entflammbare Batterieflüssigkeit verzichtet wird.
Tipp: In diesem Beitrag erfahren Sie, was Sie bei ausgelaufenen Batterien tun können und was der Unterschied zwischen Batterie und Akku ist.
Unterschiede: Feststoffbatterie vs. Lithium-Ionen-Batterie
Noch kommen in den meisten Elektroautos herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyten zum Einsatz. Das kann sich aber zukünftig ändern. Welche Unterschiede es aktuell zwischen den beiden Technologien gibt, lesen Sie hier zusammengefasst:
Feststoffbatterie
- Fester Elektrolyt
- Braucht weniger Platz
- Potenziell höhere Energiedichte
- Schwer entflammbarer Elektrolyt
- Kürzere Ladezeiten möglich
- Kostenintensiv in der Produktion
- Noch keine Massenherstellung etabliert
Lithium-Ionen-Batterie
- Flüssiger Elektrolyt
- Braucht mehr Platz
- Geringere Energiedichte
- Leicht entflammbarer Elektrolyt
- Bereits gute Ladezeiten
- Günstig zu produzieren
- Etablierte Massenproduktion
Übrigens: Durch die Forschung an der „Superbatterie“ und an alternativen Batterien gibt es immer wieder neue Ansätze, die erprobt werden. Hierzu gehören beispielsweise die Semi-Solid-State-Batterie, die eine Art Brückentechnologie hin zur Feststoffbatterie darstellt. Sie enthält noch einen geringen flüssigen Anteil im Elektrolyt, sodass die Batterieflüssigkeit eher gelartig ist.
Was spricht aktuell bereits für Feststoffbatterien und was noch dagegen?
Feststoffbatterie – Vorteile
- Größere Reichweiten durch eine höhere Energiedichte
- Weniger Gewicht bei gleicher Speicherkapazität
- Kürzere Ladezeiten
- Höhere Brandsicherheit, weil der Feststoff schwerer entflammbar ist
- Potenziell längere Lebensdauer
Feststoffbatterie – Nachteile
- Derzeit sehr hohe Produktionskosten, u. a. aufgrund der besonderen Materialien, komplexer Fertigungsprozesse und fehlender Massenproduktion
- Komplexe Herstellung und noch nicht für die Massenproduktion optimiert
- Herausforderungen wie die sogenannte "Raumladung" beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit
- Bisher kaum serienreife Fahrzeuge verfügbar
Fazit zur Feststoffbatterie
Die Feststoffbatterie gilt als eine der spannendsten Entwicklungen im Bereich der Batterietechnologie. Sie verspricht größere Reichweiten, schnellere Ladezeiten und mehr Sicherheit als heutige Batterien – das Potenzial ist also da.
Jedoch steht die Technologie noch vor einigen Herausforderungen. Vor allem die hohen Produktionskosten, die komplexe Fertigung und Raumladungen, die sich in der Batterie bilden und die Leistung schmälern, verhindern bislang eine breite Nutzung im Alltag.
Dennoch könnten E-Autos mit Feststoffbatterien die nächste Generation in diesem Feld sein und die Elektromobilität entscheidend voranbringen.
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