Tüfteln am Super-Akku
2017 überschritt die Zahl der verkauften Elektroautos weltweit die Schwelle von einer Million. Dieses Jahr wird mit 1,6 Millionen gerechnet. 2030 dürften es schon 30 Millionen sein, prognostiziert eine Studie des US-Analysedienstes Bloomberg New Energy Finance.
Das rasante Wachstum hat einen Grund: Elektrofahrzeuge werden immer billiger, vor allem, weil die Lithium-Ionen-Batterien immer billiger werden. 2010 kostete eine Durchschnittsbatterie noch etwa 1000 US-Dollar pro Kilowattstunde. Ende 2017 schlugen nur noch 209 Dollar zu Buche - ein Preisverfall von fast 80 Prozent. »Das Ziel der Autoindustrie ist, die Kosten der Batterie in den nächsten sechs, sieben Jahren auf unter 100 Euro zu senken«, sagt Wolfgang Klebsch vom deutschen Elektrotechnik-Branchenverband VDE. Das wären 116 Dollar.
Der Ansporn dafür ist da: Mit der rasanten Verbreitung von Elektroautos wächst auch der Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien. Derzeit werden Akkus mit einer Gesamtleistung von 131 000 Megawatt produziert. 2021 dürften es 400 000 Megawatt sein, 2030 dann 1,5 Millionen Megawatt.
Der große Antreiber dieses Booms ist China. Die Hälfte aller E-Autos werden im Reich der Mitte verkauft. In China selbst fokussiert sich der Boom auf sechs Städte, die alle strenge Vorschriften für den Kauf und Gebrauch von Verbrenner-Fahrzeugen haben. Was die Akkus angeht, sind die Zahlen noch eindeutiger: Fast drei Viertel der Lithium-Ionen-Batterien werden in China hergestellt.
Inzwischen haben auch europäische Autohersteller nachgezogen: VW, Daimler, Volvo und Renault Nissan haben ambitionierte Pläne zur Umstellung ihrer Flotte angekündigt. Bloomberg rechnet vor, dass Elektrofahrzeuge 2029 konkurrenzfähig gegenüber Benzinern und Dieselfahrzeugen sein werden. 2040 dürften demnach 55 Prozent aller Autoverkäufe und ein Drittel der weltweiten Autoflotte elektrisch betrieben sein. Das bedeutet auch: Es braucht Unmengen an Akkus.
Deren Kosten fallen, weil die Produktion effizienter wird - vor allem in China. Ein anderer Grund ist die Verbesserung der Energiedichte. Um fünf bis sieben Prozent pro Jahr ist sie laut dem Bericht in den vergangenen Jahren gestiegen. Theoretisch lässt sich die Energiedichte noch deutlich steigern. Zum Beispiel, indem man das Mischverhältnis der Materialien ändert. Momentan sind nur Akkus der ersten und zweiten Generation auf dem Markt: Lithium-Ionen-Batterien, die kombiniert werden mit Eisenphosphat, Manganoxid oder mit Nickel-Cobalt-Aluminiumoxid. Und NCM-Batterien, bei denen Nickel, Mangan und Kobalt zu jeweils gleichen Anteilen eingesetzt werden. Entwickler tüfteln daran, den Kobaltanteil zu senken. Weil der Rohstoff oft unter skandalösen Bedingungen in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut wird, schwer zu beschaffen und teuer ist.
Ziel ist es, den Nickelanteil um das Achtfache zu erhöhen, was die Energiedichte steigert und die Kosten fallen lässt. Allerdings hat das Nebenwirkungen: Batterien fangen leichter an zu brennen. Daher könnte man in Zukunft etwa von einem flüssigen Elektrolyt auf einen festen umrüsten. »Das ist eine Gleichung mit vielen Unbekannten«, sagt VDE-Mann Klebsch.
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