Forum für alternative Antriebe

Ein riesen Fortschritt in der Litium Ionen Technologie könnte zukünftig dafür sorgen, das unsere Akkus eine bis zu dreifache Ladekapazität erreichen und sich in nur 10 Minuten vollständig aufladen lassen. An der University of South Caifornia haben Forscher die neue Technologie entwickelt, die dafür sorgen soll, dass Smartphones, Tablets aber auch Elektro Autos und weitere Gadgets, die auf Akkus angewiesen sind Zukünftig dreimal solange mit einer Akkuladung funktionieren können.

Das wären dann schon weit über 1500 bis vielleicht 2000kM Reichweite bei ein Tesla Model S bei gleicher Akku größe.

Aber ich höre schon das ist noch nicht genug was die E Autos schaffen und in 10 Minuten Laden ne, Tanken dauert ja nur 5 Minuten.

Der Elektroantrieb der Concept Cigarette AMG Electric Drive ist alles andere als unbekannt und stammt tatsächlich aus dem Mercedes SLS AMG Electric Drive. Gegenüber dem Elektro-SLS (552 kW/1.000 Nm) legt die 11,6 Meter lange Concept Cigarette AMG ED allerdings deutlich und krönt sich mit 1.656 kW bei 3.000 Nm maximalen Drehmoment zum weltweit stärksten Elektro-Powerboat.

Kein Wunder allerdings, eingebaut sind dem Rennboot gleich zwei Antriebsstränge mit jeweils sechs Elektromotoren (ergo zwölf) á 138 kW und 250 Nm, welche 160 km/h Spitze ermöglichen. Die Batterie fasst 240 kWh (SLS AMG ED 60 kWh), das Know-how stammt aus der Formel 1. Trotz des Maxi-Akkus wird das Powerboat dank zweier 22-kW-Onboard-Lader in nur sieben Stunden neu geladen, mit vier Onboard-Ladegeräten sind es sogar weniger als drei Stunden.

...noch Schiff Elektrisch betreibt.

Fraunhofer-Forschern ist nun ein wichtiger Durchbruch gelungen: Sie haben eine Redox-Flow-Batterie mit einer Zellgröße von 0,5 Quadratmeter entwickelt, was einer Stackleistung von 25 kW entspricht.

Jedoch haben Lithium-Schwefel Akkuzellen bisher den Nachteil gegenüber den Lithium-Ionen Akkuzellen gehabt, dass ihre Lebensdauer – sprich mögliche Ladezyklen – zu gering war. Dies könnte sich in absehbarer Zeit ändern, denn Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben jetzt ein neues Batteriedesign entwickelt, dass die Aufladezyklen von Lithium-Schwefel-Akkus um das Siebenfache erhöht.

Künftig müssen die wachsenden Mengen an Sonnen- und Windstrom für nachts oder windschwache Zeiten gespeichert werden. Eine Lösung sind Redox-Flow-Batterien. Fraunhofer UMSICHT betreibt in Oberhausen eins der grössten Testlabors für Redox-Flow-Batterien europaweit

Redox-Flow-Batterien für Leistungsklasse 10 kW bis 10 MW

Doch in dieser Leistungsklasse ist zurzeit keine Redox-Flow-Batterie marktverfügbar. Ein Fraunhofer-Konsortium will das ändern. Ziel ist es, hohe Wirkungsgrade durch technische Innovationen zu erzielen, den Batterieaufbau zu vereinfachen und preisgünstigere Materialien einzusetzen. Nur so sind die hohen Systemkosten zu reduzieren, die derzeit für kleine Leistungen (10 kW/100kWh) rund 100 000 Euro betragen. Fraunhofer UMSICHT beschäftigt sich als eins der ersten Forschungsinstitute in Deutschland intensiv mit elektrischen Energiespeichern. Im Fokus stehen Redox-Flow-Batterien, da ihre Leistung individuell anpassbar und abrufbar ist und sie die Energiespeicher mit den potentiell geringsten Speicherkosten darstellen. Im Batterielabor können Redox-Flow Batterien mit bis zu 80 Kilowatt untersucht werden.

Sie stecken im Notebook, Handy und vielen anderen Elektronikgeräten: Lithiumionen-Akkus eilt der gute Ruf voraus, keinen Memory-Effekt aufzuweisen: Selbst wenn man sie oft nur unvollständig entlädt und ständig wieder neu auflädt, soll ihre Leistung hoch bleiben. Jetzt aber zeigt sich: Bei einem vor allem bei Elektroautos weit verbreiteten Typ der Lithiumionen-Batterie gibt es doch einen Memory-Effekt, wie ein internationales Forscherteam im Fachmagazin "Nature Materials" berichtet.

Elektroautos besonders betroffen
Bemerkbar macht sich dieser Memory-Effekt der Lithiumionen-Batterien vor allem im Bereich der Elektromobilität. Insbesondere bei Hybridautos, bei deren normalem Betrieb sehr viele Zyklen partieller Ladung/Entladung stattfinden, könnte zukünftig dieser Effekt auftreten. In diesen Fahrzeugen wird die Batterie bei jedem Bremsvorgang durch den zum Generator verwandelten Motor aufgeladen. Entladen wird sie auch meist nur partiell, etwa um den Verbrennungsmotor in Beschleunigungsphasen zu unterstützen. Die vielen aufeinanderfolgenden Zyklen unvollständiger Ladung und Entladung können die Aufsummierung der einzelnen kleinen Memory-Effekte zur Folge haben, wie die neue Arbeit zeigt. Wird der Ladezustand der Batterie anhand des aktuellen Wertes der Spannung berechnet, könnte dieser dadurch falsch angezeigt werden. Die Folge: Wir bleiben liegen, obwohl wir vermeintlich noch genügend Strom haben.

Abwarten hilft
Es gibt aber auch eine gute Nachricht: Die Forscher fanden heraus, dass eine genügend lange Wartezeit den Memory-Effekt auslöschen kann. Dies geschieht aber nur unter bestimmten Bedingungen. So verschwand der Memory-Effekt, wenn man nach einem Zyklus bestehend aus partieller Ladung und anschließender vollständiger Entladung lange genug wartete. Bestehen blieb ist der Memory-Effekt hingegen dann, wenn man nur vor der vollständigen Entladung beliebig lange wartete.

Für die voranschreitende Anwendung von Lithiumionen-Batterien in Fahrzeugen ist mit der jüngsten Entdeckung jedoch nicht das letzte Wort gesprochen. Es sei nämlich durchaus möglich, dass der Effekt durch kluge Anpassungen der Software im Batterie-Managementsystem rechtzeitig festgestellt und berücksichtigt werden wird, betont Novák. Sollte das gelingen, stünde der Memory-Effekt dem sicheren Einsatz von Lithiumionen-Batterien in Elektroautos nicht im Wege. Nun seien also die Ingenieure gefordert, den richtigen Umgang mit dem eigentümlichen Gedächtnis der Batterie zu finden.

Dem Unternehmen Sekisui Chemical ist es nach eigenen Angaben gelungen, die Kapazität von Lithium-Ionen Akkuzellen zu verdreifachen und die Produktionskosten zu dritteln. Dies soll durch den Einsatz von Silikon für die negative Elektrode und ein neues, festes Polymer-Elektrolyt-Material möglich werden.
Durch eine neue Bauweise sollen die Kosten pro Kilowattstunde (kWh) um 60 Prozent sinken. Das Unternehmen hat inzwischen entsprechende Meldungen bestätigt.

Die neuartigen Lithium-Ionen Akkus benutzen Silizium statt Kohlenstoffmaterialien für die negative Elektrode. Eine spezielle Legierung soll das bisherige Problem der kurzen Haltbarkeit von Siliziummaterialien beseitigen. Gleichzeitig entwickelte Sekisui Chemical ein festes Polymer-Elektrolyt-Material, dieses wird statt den bisher benutzten gelartigen Elektrolyten eingesetzt.

So müssen die Batterien nicht mehr mit einer Flüssigkeit gefüllt werden, was die Produktionsgeschwindigkeit der Batterien um das 10-fache erhöht.

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Klasse Hoffe Tesla, Toyota, Nissan, Renault, Volvo, Honda oder sonstige Hersteller bringt noch selbständig eine neue Revolution raus. Glaube ende des Jahrzehntes werden wir locker 1000 Km weit fahren können mit ein E-Auto.