Die Lithium-Ionen-Batterietechnik, kurz LiIon, hat in den letzten paar Jahren eine rasante Entwicklung durchgemacht. Experten wie Tüftler hoffen seit längerem, dass solche Akkus künftig in Serie in Elektrofahrzeuge eingebaut werden, um ihre Marktannahme zu steigern. Altair Nanotechnologies aus Reno, Nevada, ist laut eigenen Angaben nun so weit: Bis Ende des Jahres will man erste LiIon-Autos in Prototyp-Form auf die Straße bringen.

Die US-Firma hat LiIon-Akkus geschaffen, deren neues Elektrodenmaterial höhere Spitzenenergiewerte, längere Haltbarkeiten und größere Energiespeicherkapazitäten bietet – inklusive schnellerer Ladezeiten. Das Ziel: Mit der neuen Batterie sollen Elektrofahrzeuge möglich werden, die ähnlich reichweitenstark arbeiten wie gewöhnliche Benzinautos. "Für den Fahrer fühlt sich das dann ganz ähnlich an, nur dass die Fahrzeuge leiser und umweltfreundlicher sind", meint Altair Nano-Chef Alan Gotcher.

Altair Nano will die neuen Batterien in einen Elektrofahrzeug-Prototyp stecken, den man zusammen mit der kanadischen Firma Boshart Engineering plant. Die neuen Batterien verwenden laut Gotcher eine sichere, stabile Struktur, die ihre Lebensdauer dadurch erhöht, dass sich ihre Elektroden nicht ständig ausdehnen und zusammenziehen, wenn sich die spannungserzeugenden Ionen hinein- und hinausbewegen. Genau dies führt derzeit zum mehr oder minder frühen Ableben konventioneller LiIon-Akkus.

Zudem kann der Altair-Nano-Akku mit großen Energiespitzen umgehen, die sowohl beim schnellen Laden als auch bei schneller Beschleunigung vorkommen. Gotcher erwartet zukünftig außerdem Fahrzeuge, deren Batterien sich ähnlich schnell laden lassen, wie normalerweise eine Tankbefüllung samt kurzem Snack dauert – sechs bis acht Minuten.

Die verbesserte Effizienz und eine Reichweite von 200 bis 250 Meilen sollen die neuen Elektrofahrzeuge wesentlich attraktiver für den Konsumenten machen. Heutige Elektroautos wie etwa der EV-1 von General Motors, den man sechs bis acht Stunden laden und dann nur 75 bis 130 Meilen fahren konnte, wirken dagegen plump.

Die größere Reichweite der neuen LiIon-Akkus ergibt sich aus der Möglichkeit, sie bei konstanter Volt-Zahl tiefer zu entladen. Die Kapazität liegt bei der von heutigen Nickel-Metallhydrid-Batterien. Gotcher glaubt, dass sich die neuen Batteriematerialien zu den gleichen Kosten herstellen lassen, wie bisherige LiIon-Akkus – trotz einer Lebenszeit, die zwei- bis dreimal so hoch ist. Allerdings sei es noch zu früh, darüber zu spekulieren, wie viel ein so ausgestattetes Elektroauto kosten würde.

Ron Freund, Chairman der US-Elektroautovereinigung Electric Auto Association, hält die Leistungswerte für viel versprechend: "Das klingt alles toll. Die Technik muss sich aber erst in einem Fahrzeug beweisen. Deshalb ist es richtig, dass da nun ein Prototyp entsteht." Freund hofft, dass die Firma nach dem ersten Prototyp aber nicht aufhört – schließlich reiche ein Fahrzeug nicht aus, um konstante Daten zu erhalten. Die echte Frage sei, ob ein solches Fahrzeug auch in Serie sein Versprechen halte.

In der Vergangenheit wurden Elektroautos von Blei- und Nickel-Metallhydrid-Akkus angetrieben; Fahrzeuge wie GMs EV-1 oder Toyotas RAV4-EV verkauften sich allerdings so schlecht, dass sie von den Herstellern inzwischen vom Markt genommen wurden. Heutige Kunden sind daher auf Kurzstrecken-Elektrofahrzeuge angewiesen, die nicht auf Schnellstraßen und Autobahnen fahren dürften. Ansonsten gibt es noch in geringen Stückzahlen hergestellte Vollgeschwindigkeitsmodelle wie etwa den "Tango", den der Schauspieler George Clooney fährt – neben teuren Elektrosportwagen. Daneben bauen Bastler auch Hybrid-Fahrzeuge zu vollelektrischen Autos um.

Die neuesten Elektrofahrzeuge nutzen aus dem gleichen Grund LiIon-Batterien, aus dem sie auch in neueren Laptops eingesetzt werden – sie speichern Energie in einem kleinen, leichten Paket. Allerdings hat sich die LiIon-Verwendung in Fahrzeugen bei weitem noch nicht durchgesetzt. Erstens sind die Kosten noch zu hoch, so zahlt man für das Elektrosportfahrzeug "Venturi Fetish" satte 500.000 Dollar. Zweitens ist der Umgang mit der Technik nicht einfach – die Akkus können bei Fehlbedienungen überhitzen, fangen an zu brennen oder explodieren gar, wenn es zu Produktionsfehlern kommt (so zum Beispiel im vergangenen Jahr in einzelnen Apple-PowerBook-Rechnern). Ein weiteres Problem der aktuellen LiIon-Generation: Die Batterien halten zu kurz und verlieren recht schnell ihre Kapazität, wie viele Laptop-Besitzer aus eigener Erfahrung wissen.

Die neuen Batteriezusammensetzungen sollen das nun ändern. Verbesserte Inhaltsstoffe erlauben bereits die Verwendung von LiIon-Batterien in Elektrowerkzeugen, die Erschütterungen aushalten müssen. Neue Materialien verlängern die Lebensdauer, reduzieren Kosten und verbessern die Leistung.

Einer der Gründe für diesen Technologiesprung liegt in der Nanotechnologie. LiIon-Batterien produzieren Strom, in dem Ionen zwischen den Elektroden hin und her wandern. Mit Hilfe von Nanopartikeln an den Elektroden vergrößert sich deren Fläche, was den Ionen-Fluss beschleunigt. Dadurch ergeben sich höhere Energiespitzenwerte und schnellere Ladeprozesse.

Altair Nano will seinen Prototyp nicht nur auf Leistung und Sicherheit testen, sondern die Batterien auch vom US- Energieministerium nach Standardverfahren testen lassen, wozu auch die Lebensdauer gehört.

Sollten sich die neuen Akkus tatsächlich bewähren, hängt ihre schnelle Verwendung in Fahrzeugen jedoch auch von der Installation von Energieladestationen an Tankstellen ab – eine ganz normale Steckdose reicht da nicht. Solche Stationen könnten von günstigem Nachtstrom profitieren und ihn dann schnell abgeben, wenn ein Fahrer Saft braucht, wie Altair-Nano-Mann Gotcher meint.

Altair Nano ist bei weitem nicht die einzige Firma, die neuartige LiIon-Akkus verspricht: "Es gibt Dutzende Hersteller fortschrittlicher Batterietechnik", meint Dave Goldstein, Präsident der Electric Vehicle Association für die Region Washington. Goldstein berät Firmen im Elektrofahrzeug- und Batterie-Bereich: "LiIon-Batterien sind in letzter Zeit stark vorangekommen. Es muss aber noch einiges an Arbeit in die Technik gesteckt werden, bis die Standards der Autohersteller erreicht sind." Diese forderten unter anderem, das die Batterien mindestens zehn Jahre halten: "Die neueren Batterien machen uns hier bereits Hoffnung."

Übersetzung: Ben Schwan. (wst)