Mit Strom in eine neue Zukunft des Autos

Ja, die Entwicklung hin zum Elektroauto hat mittlerweile wirklich Fahrt aufgenommen. Batterieelektrische Fahrzeuge, also E-Autos und Plug-In-Hybrid-Autos werden überall entwickelt und finden mehr und mehr Abnehmer.

Längst ist daher auch die High-Tech-Schmiede im Automobilbereich, AVL List, in diesem Sektor tätig und baut ihn weiter aus. Im Speziellen entwickelt man Batterien, die für E-Autos geeignet sind, der Standort ist hier in Graz.

"Wir machen hier in diesem Bereich dasselbe, wie es AVL im Bereich der klassischen Motorenentwicklung macht", erklärt Volker Hennige, zuständig für diese Sparte, die derzeit etwa 400 Personen umfasst (davon knapp die Hälfte in Graz) und rund 15 bis 20 Prozent jährlich wächst. Es geht darum, ganze Batteriesysteme für die und mit den Autoherstellern zu entwickeln. Wobei heute bei Elektrofahrzeugen die Lithium-Jonen-Batterien im Fokus stehen.

"Batterie besteht aus vielen kleinen Bateriezellen"

Worum geht es da? Die eigentlichen Batteriezellen werden zwar von den großen Chemie- und Batteriefirmen entwickelt und produziert. Im Wesentlichen sind das Zellen, wie wir sie auch in den verschiedenen Anwendungen (wie etwa Computer) verwenden.

Doch für die Automobilindustrie braucht es mehr. Die Zellen müssen zu großen Paketen zusammengestellt und verbunden werden. "Eine Batterie, die für ein E-Auto geeignet ist und etwa 600 bis 700 Kilo schwer ist, besteht in Wahrheit aus vielen kleinen Batteriezellen, die zu Blöcken zusammengefasst sind", erklärt Hennige.

Kunst liegt in Zusammenschaltung

Die Kunst liegt nun darin, diese Zusammenschaltung so vorzunehmen, dass sich eine ganze Reihe von wünschenswerten Eigenschaften ergeben, die sich in mancherlei Hinsicht ja sogar widersprechen. Autobatterien für den E-Betrieb sollen leistungsfähig sein, sie müssen sich gut und schnell laden lassen, sie sollen möglichst wenig kosten, müssen in einem großen Temperaturbereich zuverlässig funktionieren, müssen natürlich (verkehrs-)sicher sein und sollen nicht zuletzt auch recycelbar sein.

"Das alles hat nicht nur mit der Chemie einer Batteriezelle zu tun." Hennige, der aus Deutschland stammt, hat Chemie und Werkstoffwissenschaften studiert und war zunächst zehn Jahre in einem Unternehmen mit der Chemie von Batterien beschäftigt, ehe er sich jetzt bei AVL in Graz mit dem Batteriesystem als Ganzes befasst. Die Mannschaft umfasst Chemiker, Physiker, Informatiker, Maschinenbauer, Elektrotechniker und sogar Mathematiker.

Festkörperbatterie als vielversprechende Technologie

Eben tut sich eine neue vielsprechende Technologie auf: die Festkörperbatterie. Dazu wurde eben mit der Technischen Universität Graz ein eigenes Christian-Doppler-Labor für die Chemie gegründet und ein weiteres Labor im Zusammenhang mit dem Thema Fahrzeugsicherheit. Die Festkörper-Batterie verspricht eine größere Energiedichte, das Thema brennbare Elektrolyte wird völlig eliminiert. "Allerdings sind wir hier noch im Bereich der Grundlagenforschung, es wird noch etwas dauern, bis wir hier ein System entwickelt haben werden", sagt Hennige.

Jedenfalls gibt es hier neue konstruktive Anforderungen, es wird statt Kühlung eher Heizung benötigt, der Ladeprozess muss optimiert werden und vieles mehr. "Aber mit diesen Festkörper-Batteriezellen sind auch ganz andere Architekturen möglich, das Innenleben einer Batterie wird sich stark vereinfachen können", schwärmt Hennige.

Zwar arbeitet man zum größten Teil an angewandten, sehr konkreten Projekten, die gemeinsam mit Autoherstellern entworfen und durchgeführt werden. Aber etwa zehn Prozent der Ausgaben sind für eigene Forschung und Entwicklung vorgesehen, denn "wir versuchen, immer schon jetzt dort zu sein, wo die Industrie erst in fünf bis zehn Jahren sein wird".