Batterien und Akkus: Noch vor Benzinern gab es das erste Elektro-Auto

In Münster startet heute die Batterietagung, an der sich am Mittwoch auch unser Fachbereich Elektrotechnik und Informatik mit einem Vortrag „Teaching Electrochemistry“ beteiligt.

 Batterien und Akkus begleiten unseren Alltag heutzutage ganz selbstverständlich: In der Fernbedienung und Armbanduhr, im Smartphone, Laptop und Auto. Welchen Fragen sich Forscher und Industrieexperten gerade widmen, erklärt Prof. Dr. Reinhart Job, Dekan am Fachbereich.

Herr Prof. Job, eine Batterie kann man nicht wieder aufladen, einen Akku schon. Warum verwenden wir überhaupt noch Batterien?

Das liegt daran, dass in Batterien die Energiedichten in der Regel deutlich höher sind. Und sie lassen sich so bauen, dass sie kaum Selbstentladungen zeigen, und deshalb haben sie oft eine höhere Lebensdauer. Man verwendet sie vor allem für Geräte, die lange halten müssen und gleichzeitig wenig Energie verbrauchen, wie beispielsweise Brandmelder, Hörgeräte oder auch Herzschrittmacher.

 

Unsere Akkus werden ja auch immer besser. Woran liegt das?

Viel wird am Material geforscht, aktuell sind Lithium-Ionen-Akkumulatoren für Smartphones und Laptops das Maß der Dinge, weil in ihnen sehr hohe Energiedichten gespeichert werden können. Aber Lithium ist leider auch sehr reaktionsfreudig. Ist der Akku nicht richtig verbaut, reagiert es mit dem Wasser in der Luft – und fängt Feuer. Das ist auch bei Elektroautos der Fall, denn E-Fahrzeuge mit guter Reichweite setzen in der Regel auf Lithium. Generell forscht die Wissenschaft daran, Akkumulatoren immer effizienter zu gestalten, sodass sie einen höheren Energiegehalt haben und sich möglichst wenig entladen. Ein Notebook-Akku sollte heutzutage schon einen Langstreckenflug schaffen.

 

Apropos E-Autos: Das ist ja sicherlich ein neuer Bereich, in dem Akkumulatoren und Batterien zum Einsatz kommen.

Naja, so neu ist der gar nicht. Gustave Trouvé präsentierte schon 1881 auf der Ersten Internationalen Elektrizitätsausstellung in Paris eine Weiterentwicklung der damaligen Batterie, die er an eine Kutsche schraubte und damit die Champs-Élysées hinunterfuhr. So gesehen gab es das erste Elektroauto noch vor den Benzinern. Aber es stimmt, Akkumulatoren für Elektroautos sind ein großes Thema. Sie sollen möglichst lange halten, einen hohen Energieinhalt haben und auch noch leicht sein. Das Problem ist aber: Akkumulatoren werden bezogen auf die Masse nie einen ähnlichen Energieinhalt wie Benzin oder Diesel haben. Also brauchen wir mehr Akkus für den Antrieb, und so wird das Auto schwerer. Dann kommt noch hinzu, dass man bei hohem Energieinhalt des Akkus aktuell auch mit recht langen Ladezeiten rechnen muss.

 

In welchen Bereichen laufen weitere Forschungen?

Entwicklungspotenziale liegen im Bereich der Regenerativen Energien. Wir brauchen Möglichkeiten, große Mengen an Strom zu speichern, für Zeiten, in denen der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint. Aktuell sind beispielsweise Redox-Flow-Batterien gefragt, eine Mischung aus Brennstoffzelle und Akkumulator. Bei Photovoltaik-Anlagen in Privathäusern werden auch gerne Blei-Säure-Akkumulatoren verwendet, sie bieten ein vernünftiges Preis-Leistungs-Verhältnis und sind im Gegensatz zu Lithium sehr sicher. Außerdem lässt sich Blei einigermaßen gut recyceln. Und es gibt noch zu viele Materialien, die wegen unerwünschten Reaktionen oder ihrer Toxizität mit Vorsicht zu genießen sind. Wie Kadmium, ein giftiges Schwermetall. Oder Kobalt, das ist sehr selten und teuer, und wir benötigen es noch für viele andere Dinge, zum Beispiel zur Edelstahlherstellung. Generell muss man aufpassen, dass man wertvolle Rohstoffe nicht verschleudert.

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