Der chinesische Batteriehersteller CATL hat im Vorfeld der Automesse in Peking mehrere technologische Fortschritte in der Batterietechnik für Elektrofahrzeuge vorgestellt und damit den Wettbewerb mit Konkurrenten wie BYD weiter verschärft.
LFP mit Zukunfts-Potenzial
Im Mittelpunkt steht die neue Generation der LFP-Batterie "Shenxing". Diese ermöglicht extrem kurze Ladezeiten: Eine Aufladung von 10 auf 80 Prozent dauert weniger als vier Minuten, nahezu vollständige Ladezyklen (10 bis 98 Prozent) sind in unter sieben Minuten möglich. Selbst bei sehr niedrigen Temperaturen bleibt die Ladeleistung hoch. Grundlage dafür ist unter anderem ein besonders geringer Innenwiderstand sowie eine optimierte Wärmeableitung. Laut CATL soll die Batterie auch nach 1.000 Schnellladezyklen noch mindestens 90 Prozent ihrer Kapazität behalten.
Die Materialstruktur der Shenxing-Batterie zielt darauf ab, die vergleichsweise geringe Ionendynamik von LFP-Zellen durch sogenannte Nano-Optimierung zu überwinden. Auf der Kathodenseite werden dafür nanokristalline LFP-Partikel präzise angeordnet, wodurch sich die Diffusionswege für Lithium-Ionen verkürzen und gleichzeitig eine hohe Packungsdichte erhalten bleibt. Das verbessert sowohl die Ladegeschwindigkeit als auch die Energiedichte. Die Anode basiert auf modifiziertem, hochleitfähigem Graphit. Durch spezielle Oberflächenstrukturen entstehen erleichterte Einlagerungsbedingungen für Lithium-Ionen, während optimierte Schichtanordnungen interne Transportwege reduzieren und so hohe Ladeleistungen ohne Stau ermöglichen.
Auch der Elektrolyt wurde hinsichtlich Viskosität und Leitfähigkeit angepasst, sodass sich Ionen schneller und auch bei niedrigen Temperaturen effizient bewegen können. Ergänzt wird dies durch einen hochporösen, widerstandsarmen Separator, der schnellen Ionentransport erlaubt und gleichzeitig die Sicherheit gewährleistet. Insgesamt soll diese abgestimmte Materialarchitektur zu einem deutlich geringeren Ladungstransferwiderstand führen, wodurch sehr hohe Ladegeschwindigkeiten möglich sind, ohne die thermische Stabilität der Batterie zu gefährden.
Auch NMC entwickelt sich weiter
Neben der Ladegeschwindigkeit präsentierte CATL auch Fortschritte bei der Energiedichte. Die reguläre Qilin-Batterie basiert weiterhin auf der NCM-Chemie (Nickel-Cobalt-Mangan), wurde aber massiv in Richtung Ladegeschwindigkeit und Gewichtsreduktion optimiert. Die dritte Generation der NMC-Batterie "Kirin" erreicht etwa 280 Wh/kg. Ein 625 Kilogramm schwerer Akku könnte damit Reichweiten von rund 1.000 Kilometern ermöglichen. Gleichzeitig reduziert das relativ geringere Gewicht den Energieverbrauch des Fahrzeugs.
Auch die Raumeffizienz wurde verbessert. Mit einer volumetrischen Energiedichte von 600 Wh/L benötigt die Batterie deutlich weniger Platz, was im Fahrzeug zusätzlichen Innenraum schafft. Ergänzt wird dies durch eine sehr hohe Spitzenleistung von bis zu 3.000 kW, wodurch sich die Batterie besonders für leistungsorientierte Fahrzeuge eignet.
Qilin-Chance: Condensed Battery
Darüber hinaus arbeitet das Unternehmen an einer sogenannten Kondensationsbatterie mit noch höherer Energiedichte von bis zu 350 Wh/kg auf Packebene (500 Wh/kg auf Zellebene). Diese Technologie könnte perspektivisch Reichweiten von bis zu 1.500 Kilometern ermöglichen und wird auch für Anwendungen in der Luftfahrt geprüft. Durch ein halbfestes (semi-solid) Zelldesign wird auf klassische flüssige Elektrolyte verzichtet, was das Brandrisiko physikalisch nahezu eliminieren soll. Zudem kommen Gehäusestrukturen aus speziellen Luftfahrt-Titanlegierungen zum Einsatz.
Parallel treibt CATL die Entwicklung alternativer Batterietechnologien voran. Noch im laufenden Jahr soll die Serienproduktion von Natrium-Ionen-Batterien beginnen, die als kostengünstigere und ressourcenschonendere Alternative zu Lithium-basierten Akkus gelten. Mit einem globalen Marktanteil von über 40 Prozent bleibt CATL der weltweit führende Hersteller von Batterien für Elektrofahrzeuge und setzt mit den aktuellen Innovationen neue Maßstäbe bei Ladegeschwindigkeit, Reichweite und Effizienz.
