Elektromobilität: Batterie kostet mehr als ein Kleinwagen

Nahezu alle Automobilhersteller sind sich einig: Der Energiespeicher für künftige Hybrid- und Elektrofahrzeuge wird eine Batterie mit Lithiumionen-Technologie sein. Doch noch ist viel zu tun, denn: „Die Anforderungen der Automobilbranche an diese Technologie sind hoch“, so Dr. Joachim Fetzer, Executive Vice President von SB LiMotive, einem Gemeinschaftsunternehmen von Bosch und Samsung SDI. Dabei konzentriert sich die Weiterentwicklung der Lithiumionen-Batterie auf die fünf Punkte Kosten, Energie- und Leistungsdichte, Sicherheit und Lebensdauer.Der Erfolg von Elektrofahrzeugen beim Endverbraucher hängt hauptsächlich vom Kaufpreis der Fahrzeuge ab. Dabei wird die Batterie die teuerste Komponente im Elektrofahrzeug sein. SB LiMotive peilt für das Jahr 2015 einen Preis von 350 Euro pro Kilowattstunde an, womit eine Batterie mit 35 Kilowattstunden Kapazität rund 12 000 Euro kosten würde. Mit zunehmenden Stückzahlen reduzieren sich dann später die Kosten.

Ein weiteres Erfolgskriterium ist die Reichweite eines Elektrofahrzeugs, die stark von der Energiedichte der Batteriezelle abhängt. Zielsetzung ist, die Energiedichte zu verdoppeln. So sollen Reichweiten um die 200 Kilometer realisiert werden. „Bei der Verbesserung der Energie- und Leistungsdichte werden in erster Linie die Materialien der Zellenchemie optimiert“, so Fetzer. Mit Verbesserung der Energiedichte können auch Gewicht und Größe der Lithiumionen-Batterie reduziert werden. Für ein Fahrzeug mit 100 bis 150 Kilometern Reichweite hätte sie nach heutigem Entwicklungstand die Größe des Kofferraums eines Autos der Golf-Klasse. Bei 35 Kilowattstunden Kapazität sind das heute noch rund 350 Liter Volumen und ein Gewicht von zirka 350 Kilogramm.

Die Batterie soll ein Autoleben lang halten. Das bedeutet bei der Batterie für ein [foto id=“308866″ size=“small“ position=“right“]Hybridfahrzeug mehr als eine Million Ladezyklen, denn der Hybridantrieb wechselt sehr häufig zwischen Entladen und rekuperativem Laden. Bei Batterien für das Elektroauto zielt SB LiMotive auf 1500 bis 2000 Vollladezyklen, was bei einer Reichweite von 150 bis 200 Kilometern je Batterieladung einer Fahrleistung von zirka 300 000 Kilometern entspricht. Mit einer kalendarischen Lebensdauer von mehr als zehn Jahren wäre die Batterie zudem kein Fall für die Werkstatt, sofern in dieser Zeit die verfügbare Batteriekapazität nicht unter 80 Prozent der Ursprungskapazität sinkt.

Auch die Sicherheit der Batterietechnik muss den hohen Ansprüche der Automobiltechnik gerecht werden. Hier spielen Materialien mit hoher Eigensicherheit eine wesentliche Rolle, wie zum Beispiel ein Shut-Down-Separator, der den Stromfluss in der Zelle bei unzulässig hohen Temperaturen unterbricht.

Beim Batterie-Pack steht die Überwachung der Zellen im Mittelpunkt: Strom und Spannung sowie Temperatur und Ladezustand werden über das Batterie-Management-System kontinuierlich erfasst und geregelt. So wird die Batterie vor zu starker Entladung oder Überhitzung geschützt. Ein Thermomanagement sorgt dafür, dass die Batterie stets in einem optimalen und damit sicheren Temperaturbereich arbeitet.

Eine konstante Betriebstemperatur um die 35 bis 40°C sorgt auch für eine kontinuierliche Leistungsfähigkeit der Batterie. Niedrigere Temperaturen führen zu Leistungseinbußen, höhere Temperaturen zu verkürzter [foto id=“308867″ size=“small“ position=“left“]Lebensdauer. * SB LiMotive wurde im September 2008 von Bosch und Samsung SDI gegründet. Beide Unternehmen investieren bis 2013 rund 500 Millionen US-Dollar in das 50:50-Joint-Venture. Das Unternehmen startete 2008 mit 140 Mitarbeitern. Heute ist SB LiMotive in allen drei Weltregionen mit rund 650 Mitarbeitern vertreten. An den koreanischen Standorten Giheung ist die Unternehmenszentrale sowie die Zellentwicklung und in Ulsan die Produktion mit zusammen rund 360 Experten angesiedelt. In Ulsan wird ab 2010 die Fertigung für Lithiumionen-Zellen für Vorserienprojekte und 2011 die Großserienfertigung starten. In Stuttgart-Feuerbach hat die deutsche Tochter von SB LiMotive mit rund 100 Mitarbeitern ihren Sitz. Hier befinden sich die Entwicklung der Batterie-Packs und -Systeme sowie der Musterbau für Prototypen.