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Lithium-Ionen-Batterie

Batterieforscher Martin Winter im Interview

Martin Winter Foto: Uni M�nster 9 Bilder

Er gilt als Koryphäe unter den Batterieforschern: Martin Winter, Universitätsprofessor an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, über Chancen und Risiken bei der Entwicklung von Batterien für E-Autos.

12.10.2009 Birgit Priemer

Halten Sie die Probleme rund um die Lithium-Ionen-Batterie für lösbar?
Winter: Wir müssen das Thema kontinuierlich, aber auch behutsam mit den richtigen Sicherheitsmaßnahmen weiterentwickeln. Ich glaube, dass eine chemisch sichere Lithium-Ionen-Batterie möglich ist, aber ich glaube auch, dass wir daran noch weiter arbeiten müssen. Es gibt interessante Konzepte, die Batterien sicherer machen. Aber wir haben die Akkus im Auto noch gar nicht in allen Straßen- und Temperaturlagen ausprobiert. 

Kennen Sie das Problem giftiger Dämpfe, die im Falle eines Crashs aus den Batterien austreten können?
Winter: Das ist ein Problem, das gelöst werden muss. Es ist klar, dass die Dämpfe vom ionisch leitenden Elektrolyten kommen, der durchaus gefährliche Komponenten während des Zellbetriebs entwickeln kann. Deshalb ist es von zentraler Bedeutung, die Batterien im Auto richtig zu lagern, damit diese Dämpfe nicht austreten können, und parallel dazu daran zu arbeiten, diese Komponenten auszutauschen.
 
Es laufen aber bereits die ersten Autos mit Lithium-Ionen-Batterie an, so zum Beispiel die Mercedes S-Klasse Hybrid, der Toyota Prius und ab 2012 der E-Smart. Sind das schon ausgereifte Konzepte?
Winter: Wir können nicht erwarten, dass etwas, was für den Computer entwickelt wurde und jetzt für das Auto adaptiert wird, bereits am Ende seiner Entwicklung ist. Es wird also automatisch ein Kompromiss da sein. Das Schönste wäre, wir könnten mit komplett neuen Materialien und einem Zelldesign, das nicht aus der Welt der Computer stammt, neu anfangen. Die Zeit, so etwas zu entwickeln, hat heute aber einfach keiner mehr.
 
Welche Kompromisse meinen Sie?
Winter: Computer-Batterien halten rund vier Jahre. Mit einer sehr ähnlichen Zell-Chemie wollen wir nun eine Batterie haben, die immer in einem bestimmten Ladezustand gehalten werden muss, damit Beschleunigen, Rekuperieren und möglichst auch noch rein elektrisches Fahren möglich ist. Die Lebensdauer soll mehr als zehn Jahre betragen, und dann soll sie möglichst auch noch günstiger als eine Computer-Batterie sein. Das kann doch nur ein Kompromiss werden, wenn wir versuchen, etwas zu optimieren, was für einen ganz anderen Betriebszustand ausgelegt wurde.
 
Was sind Ihre Prämissen in der Forschung?
Winter: Die Lithium-Ionen-Technologie Schritt für Schritt weiterzuentwickeln. Wir denken aber auch schon an die Generation, die erst nach 2020 kommt. Da sind wir zum Beispiel auf der Suche nach neuen Materialien, die man heute noch gar nicht kennt.   
 
Stimmt es, dass Sie in Münster eine eigene Produktion errichten wollen?

Winter: Wir werden eine Laborzellenfertigung mit rund 50 bis 100 Zellen pro Tag haben, um Statistik zu betreiben und reproduzierbare Ergebnisse zu bekommen. Aber wir haben nicht vor, Großzellenhersteller für die Autoindustrie zu werden. Wir bleiben hier im Forschungsstadium. Wenn ein Student daraus hinterher allerdings mit eigenem Unternehmergeist eine professionelle Fertigung entwickeln würde, wäre das natürlich genial, und wir würden das unterstützen.  
 
Stellt Lithium-Ionen für Sie das ideale Material dar oder eher Metall-Luft?
Winter: Die Lithium-Ionen-Technologie hat Grenzen. Wenn wir Reichweiten von mehreren hundert Kilometern haben wollen, ohne zu schwer zu werden, brauchen wir eine "Super-Batterie". Die Lithium-Ionen-Batterie ist als Hilfskomponente der Hybridtechnik sehr dynamisch ausgelegt. Dafür ist sie auch sehr gut geeignet. Die Metall-Luft-Batterie hat den großen Vorteil, dass sie auf mehr Reichweite kommt, aber sie ist nicht dynamisch. Man könnte also auch an die Kombination von zwei Batterien denken: Lithium-Ionen als Hochenergiequelle, die die Metall-Luft-Batterie schont, indem sie Stromspitzen auffängt und gleichsam Dynamik macht, und dabei von der Metall-Luft-Batterie zwischendurch immer wieder geladen wird. Die Lithium-Ionen-Batterie wird also einen langen Weg gehen und immer besser werden. Sie wird aber nie die Reichweite haben, die zum Beispiel ein benötigt um 500 bis 600 Kilometer zu fahren. Wir werden also mit parallelen Systemen arbeiten müssen.

Wie werden Ihrer Meinung nach künftig Ladekonzepte funktionieren, und glauben Sie an die Zukunft von Schnellwechselstationen?
Winter: Zum jetzigen Zeitpunkt kann man nur falsch liegen, wenn man für oder gegen neue Konzepte ist. Ich glaube, es ist extrem wichtig, Feldversuche zu machen - und zwar in unterschiedlichen Gegenden wie der eher dünn besiedelten norddeutschen Tiefebene, wo es größere Distanzen zwischen den einzelnen Ladestationen geben kann, und in Großstädten. Es gibt gute Argumente für das Wechseln, weil es schneller geht, aber man braucht dann auch sehr viele Batterien auf Lager. Es ist viel zu früh, ein Konzept als das einzig richtige zu sehen.  
 
Liegt darin nicht die Gefahr, dass dann jeder Hersteller sein eigenes System entwickelt, es noch mehr Zeit und Geld kostet und hinterher wie bei den Handys nicht einmal Ladekabel kompatibel sind?

Winter: Es ist hochwahrscheinlich, dass wir in den nächsten Jahren mit zehn verschiedenen Zelltechnologien von 15 verschiedenen Herstellern leben werden. Im Moment geht es darum, wer überhaupt der Erste ist. Warum hat Toyota so viele Jahre so eine tolle Rolle gehabt? Weil sie als Führer bei der Hybridtechnologie galten. Standards werden später automatisch gefunden, weil der Kostendruck zu hoch sein wird.
 
Welche Zeitschiene halten Sie bei der Einführung von Elektroautos für realistisch?
Winter: Viele Pläne konnten durch die Rezession nicht so umgesetzt werden, wie viele es sich vorgenommen hatten. Generell ist der Blick in die Glaskugel immer schwierig. Ich glaube aber, dass die Entwicklung der Benzinpreise eine entscheidende Rolle spielen wird. Am Anfang betreiben wir ein Zuschussgeschäft, aber durch den steigenden Spritpreis wird das E-Auto immer interessanter.

Was ist für Sie leichter umsetzbar: ein Plug-in-Hybrid oder ein E-Auto?
Winter: Der Plug-in-Hybrid erlaubt das Autofahren mit Reichweiten auf heutigem Niveau. Darin sehe ich eine wunderbare Einstiegsdroge zum E-Auto. Die Übergangsphase wird beim Standardauto länger werden, als wir denken, was auch gut so ist. Wenn man von heute auf morgen alle Autos mit Batterien ausrüsten würde, die noch nicht richtig ausgetestet sind, wäre es kaum machbar.
 
Welche Rolle spielt in diesem Zusammenhang die Politik?
Winter: Die Politik muss bei Förderung und Standardisierung eine führende und auch kontrollierende Rolle spielen.
 
Haben Sie noch Zweifel an der Nachhaltigkeit dieser Technologien?

Winter: Ich glaube, dass unsere Welt zu kurzlebig ist, um langfristig Forschung zu machen. Das ist ein wichtiger Unterschied zu Japan. Wir hatten Mitte der neunziger Jahre schon einmal einen Trend zur Lithium-Ionen-Batterie. Aber da waren die Ergebnisse nicht so gut, so dass alles wieder abgebrochen und das Geld in die Entwicklung der Brennstoffzelle gesteckt wurde.
 
Glauben Sie daran, dass Sie privat einmal ein Elektroauto besitzen werden?

Winter: Ich werde mir auf jeden Fall eins kaufen - am liebsten von einem deutschen Hersteller.

AntwortmöglichkeitenZustimmung
Ab einer Reichweite von 200 km64 Prozent
Ab einer Reichweite von 150 km18 Prozent
Ab einer Reichweite von 100 km13 Prozent
Ab einer Reichweite von 60 km3 Prozent
Ab einer Reichweite von 30 km2 Prozent
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