DETROIT – Automobilhersteller und Batteriehersteller rennen um die Entwicklung neuer Batterien für Elektrofahrzeuge, die Karosseriestrukturen verstärken und die Tür zu Durchbrüchen bei der Reichweite öffnen können.
Was Ingenieure als strukturelle Batterien bezeichnen, verspricht ein geringeres Gewicht und eine höhere Energieeffizienz – was zu Reichweiten zwischen den Ladungen führt, die fast das Doppelte der 326 Meilen (525 km) eines Tesla Model Y betragen.
Geelys Volvo Cars enthüllte Ende Juni ein neues strukturelles Batteriedesign, das es mit dem schwedischen Batteriehersteller Northvolt entwickelt, von dem Volvo sagte, dass es zwischen den Ladevorgängen 600 Meilen oder mehr zurücklegen sollte.
Die strukturelle Batterietechnologie steckt noch in den Kinderschuhen und die Hersteller haben sich nicht auf einen Standardansatz festgelegt.
Ein Konzept namens Cell-to-Pack oder CTP spart Gewicht, indem es den Schritt des Bündelns einzelner Batteriezellen zu Modulen vor der Endmontage zu einem großen Batteriepack überflüssig macht.
Ein einjähriges Startup namens Our Next Energy (ONE), das bisher im Stealth-Modus operierte, arbeitet an einer Doppelbatterie, die ein strukturelles Cell-to-Pack-Design mit einem zweiten, energiereichen Pack kombiniert, das die erstens eine potenzielle Verdoppelung der Fahrzeugreichweite.
„Wir wollen die Batterie komplett neu erfinden“, sagte Mujeeb Ijaz, Gründer und CEO des in Novi, Michigan, ansässigen Unternehmens. Er fügte hinzu, dass das Dual-Pack-Design seines Unternehmens sicherer und nachhaltiger ist, da es kein Nickel oder Kobalt verwendet, die Hauptbestandteile vieler aktueller EV-Batterien.
Die neuesten strukturellen Batterien werden von Autoherstellern von Tesla Inc. bis hin zu General Motors und Batterieherstellern wie Chinas BYD Co. und CATL entwickelt.
“Wenn sie ein Gehirn haben, ist das der richtige Weg”, sagte die in Michigan ansässige Beraterin Sandy Munro. “Das spart viel Geld, Zeit und Gewicht.”
GESTALTUNGSMÖGLICHKEITEN
Es gibt viele Möglichkeiten, eine strukturelle Batterie zu entwerfen. Die Forschungsanstrengungen, die darauf abzielen, Batterien zu entwickeln, die die Karosserie und das Chassis eines Fahrzeugs verstärken können, gehen Hand in Hand mit Bemühungen, die Batteriechemie zu verfeinern und die Kosten für das Innere der Zellen zu senken.
Der Ansatz von GM mit seiner neuen Ultium-Batterie beginnt mit den Grundbausteinen – dünnen Batteriezellen vom Pouch-Typ, die zu Modulen gebündelt und dann zu großen Packs zusammengebaut werden. Im Hummer EV, der noch in diesem Jahr auf den Markt kommen soll, sind die Ultium-Batteriepakete in das Fahrzeugchassis eingebaut und tragen zur Versteifung bei. Dies wiederum verbessert das Fahrverhalten und das Handling und reduziert gleichzeitig Vibrationen und Härte, so Josh Tavel, Executive Chief Engineer von GM für batterieelektrische Lkw.
In China haben BYD und CATL fortschrittliche Batterien entwickelt, die den Mittelschritt von Modulen überflüssig machen und es ermöglichen, Zellen direkt zu großen Packs zusammenzubauen.
Die Kathoden in den Batteriezellen beider Unternehmen verwenden Lithium-Eisen-Phosphat (LFP), eine Chemie, deren Grundmaterialien reichlich vorhanden, kostengünstiger, weniger anfällig für Brände und weniger schädlich für die Umwelt sind als Materialien wie Kobalt und Nickel, die mehr häufig in EV-Batteriekathoden verwendet.