Forscher melden einen Durchbruch bei Strukturbatterien. Diese sind nicht nur leicht, sondern sollen auch die Reichweite von E-Fahrzeugen um bis zu 70 Prozent erhöhen. Auch der Einsatz in Smartphones, Laptops und sogar Flugzeugen wäre denkbar. Doch zumindest ein Problem bleibt.
Schwedische Forscher entwickeln Strukturbatterie
Forscher der Chalmers University of Technology in Schweden haben eine bahnbrechende Batterietechnologie entwickelt. Die so genannte Strukturbatterie besteht aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff und kann gleichzeitig als Energiespeicher und tragendes Element dienen – zwei Fliegen mit einer Klappe.
Die schwedischen Wissenschaftler verwenden Kohlenstofffasern sowohl für die Anode als auch für die Kathode der Batterie. Das Material übernimmt dabei mehrere Funktionen gleichzeitig: Es dient als Verstärkung, leitet den Strom und speichert Energie. „Wie ein menschliches Skelett hat die Batterie mehrere Funktionen gleichzeitig“, sagt Chalmers-Forscherin Richa Chaudhary.
Der Haken an der Sache: Die Energiedichte von Strukturbatterien liegt derzeit bei nur 30 Wattstunden pro Kilogramm. Das ist deutlich weniger als bei modernen Lithium-Ionen-Akkus. Da die Strukturbatterie aber gleichzeitig als tragendes Element dient, kann viel Gewicht eingespart werden, meinen die beteiligten Forscher.
Strukturbatterie: Großes Potenzial für E-Mobilität
Besonders interessant dürfte die neue Technologie für die Elektromobilität sein. Die Forscher gehen davon aus, dass sich die Reichweite von Elektroautos um bis zu 70 Prozent erhöhen lässt – zumindest dann, wenn Teile der Karosserie durch die Strukturbatterie ersetzt werden.
Diese clevere Integration könnte zu erheblichen Materialeinsparungen führen: Weniger Stahl und Aluminium werden für die Karosserie benötigt, separate Batteriegehäuse entfallen und auch Verkabelung und Kühlsysteme können reduziert werden. All diese Faktoren tragen dazu bei, die Materialkosten in der Fahrzeugproduktion deutlich zu senken.
Denkbar wäre auch, zunächst nur einzelne Bauteile wie Motorhaube oder Kofferraumdeckel aus dem neuen Material zu fertigen. Langfristig könnte aber das gesamte Chassis als Batterie dienen. Das würde nicht nur Gewicht sparen, sondern auch völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnen.
Auch in anderen Bereichen wie der Luftfahrt, der Schifffahrt oder bei Werkzeugen sehen die Forscher großes Potenzial. Überall dort, wo es auf geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Stabilität ankommt, könnte die Strukturbatterie zum Einsatz kommen.
Neue Batterie: Noch Entwicklungsarbeit nötig
Trotz der vielversprechenden Ergebnisse ist die neue Technologie noch weit von der Serienreife entfernt. Zunächst wollen die Forscher die Energiedichte weiter erhöhen und die Belastbarkeit verbessern. Auch die Geschwindigkeit der Energieabgabe müsse für viele Anwendungen noch erhöht werden, heißt es. Um die Entwicklung voranzutreiben, haben die Wissenschaftler bereits ein Spin-off-Unternehmen namens Sinonus gegründet. Dieses soll die Technologie zur Marktreife bringen und Partner in der Industrie finden.
Wann erste Produkte mit der Strukturbatterie auf den Markt kommen könnten, ist derzeit noch unklar. Die Forscher sind aber zuversichtlich, dass ihre Erfindung das Potenzial hat, viele Batterieanwendungen zu revolutionieren.
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