Forschern gelingt Durchbruch in der Entwicklung der Strukturbatterie

Fahrzeughersteller legen ihren Fokus zunehmend auf Elektroautos. Das Problem: Die Akkus müssen ausreichend Kapazität haben, damit der "Tank" nicht ständig aufgeladen werden muss. Deshalb versuchen die Hersteller, Batterien leichter und effizienter zu machen, damit diese den Verbrauch der Fahrzeuge mit ihrem Gewicht nicht zu stark erhöhen.

Forscher der schwedischen Chalmers University of Technology und der Königlichen Technischen Hochschule in Stockholm sehen in der Verwendung bestimmter Kohlenstofffasern zur Herstellung von "Strukturbatterien" eine Lösung für dieses Problem. Nun sei den Wissenschaftlern ein Durchbruch gelungen, teilen die Hochschulen mit. Die Forscher stellten eine Strukturbatterie vor, die zehnmal besser sei als bisherige Varianten.

Kohlenstoff als Träger und Energiespeicher

Kohlenstoff- oder Karbonfasern sind essenziell im Leichtbau, einer Konstruktionsphilosophie, die sowohl die Gewichtseinsparung als auch die Steigerung der Ressourceneffizienz zum Ziel hat. Die Fasern sind gemäss den Forschern nicht nur leicht und stabil, sondern können auch Elektrizität speichern. Die Wissenschaftler nutzten die Eigenschaften des Materials, um eine Strukturbatterie herzustellen. Dabei handle es sich um eine Batterie, die sowohl als Energiequelle als auch als Teil der Struktur - zum Beispiel in einer Autokarosserie - funktioniert. Sie bezeichnen die Batterie als "masselose Energiequelle". Dies, da ihr Eigengewicht als Teil der tragenden Struktur quasi nicht mehr ins Gewicht fällt.

So sieht der Prototyp der Strukturbatterie aus. (Source: Chalmers University of Technology)

Die vorgestellte Batterie weise eine tiefere Energiedichte auf und könne etwa ein Fünftel der Energie von vergleichbaren Lithium-Ionen-Akkus speichern. Da die Technlogie das Gewicht von Fahrzeugen aber deutlich reduziere, verbrauchten diese auch weniger Energie. Die geringere Energiedichte erhöhe zudem die Sicherheit.

Potenzial für superleichte Elektrofahrzeuge und Unterhaltungselektronik

Die Entwicklung der Strukturbatterie werde weiter vorangetrieben, heisst es in der Mitteilung der Hochschulen. Dazu starteten die Forscher ein neues Projekt, finanziert von der schwedischen Raumfahrtbehörde. Ziel sei es, die Leistung der Batterie zu steigern und sie robuster zu machen.

Gemäss Projektleiter Leif Asp könnte das Material so stark werden wie Aluminium, hätte dabei aber ein deutlich geringeres Gewicht. Asp ergänzt: "Die Strukturbatterie der nächsten Generation hat fantastisches Potenzial. Wenn man sich die Verbrauchertechnologie anschaut, könnte es innerhalb weniger Jahre durchaus möglich sein, Smartphones, Laptops oder Elektrofahrräder herzustellen, die nur halb so viel wiegen wie heute und viel kompakter sind".

Der Zeitpunkt dieser Entdeckung könnte nicht passender sein, denn die Rohstoffe zur Herstellung von Autobatterien könnten in schon drei Jahren knapp werden. Weltweit suchen Forscher nach nachhaltigen Alternativen zum Lithium-Ionen-Akku.