Akkutechnologie revolutioniert? 400 Kilometer Reichweite in 10 Minuten!

Neuer Akku mit höherer Kapazität und schnellerer Ladeleistung. Was daran revolutionär sein und wo die „Shenxing“-Zelle Anwendung finden könnte.
18.08.2023
| Lesezeit ca. 5 Min.
Der chinesische Akku-Hersteller CATL hat angekündigt, dass seine neueste Entwicklung, die „Shenxing“-Zelle, nicht nur über eine deutlich erhöhte Speicherkapazität, sondern auch eine deutlich schnellere Ladefähigkeit verfügen wird.
Dabei gibt CATL an, dass der Pkw-Akku innerhalb von 10 Minuten auf eine Reichweite von 400 Kilometer und auf eine Gesamtreichweite von ca. 700 Kilometer aufgeladen werden kann. Die ersten Modelle sollen bereits Ende 2023 und Anfang 2024 mit dem neuen Akku von CATL ausgerüstet werden. Bekannte Kunden des Herstellers sind unter anderem Tesla und BMW.

Die neue „Super-Batterie“ – längere Lebensdauer, höhere Energiedichte und umweltverträglicher

Bisher wurden in E-Autos, E-Motorrädern und E-Scootern primär Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt. CATL setzt in seiner „Shenxing“-Batterie auf eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie (LFP). Der wesentliche Unterschied zu bisherigen Akkus besteht dabei in der Zusammensetzung der positiven Elektrode. Diese besteht aus Eisenphosphat und nicht mehr aus dem viel kritisierten Kobaltoxid. Das schont nicht nur Ressourcen und die Gesundheit der Menschen in Kobalt-Minen, sondern ermöglicht höhere Sicherheitsstandards, eine deutlich längere Lebensdauer der Batteriezelle und eine deutlich höhere Energiedichte.

Schnellerer Ladungstransfer dank Graphit-„Autobahn“ zwischen den Zellen

Möglich wird das durch eine veränderte Beschichtung im Inneren des Akkus. Dadurch können die Lithium-Kristalle Elektronen nicht nur schneller aufnehmen und abgeben, sondern auch effektiver speichern. Auch erhöht sich die Ladekapazität signifikant und es werden schnellere Ladezeiten erreicht.

Möglich ist dies laut Hersteller durch eine Graphitbeschichtung, die einen schnelleren Transfer von Ladungen erreicht und gleichzeitig den thermischen Verlust reduziert. CATL spricht von einer „Autobahn zwischen den Schichten“. Darüber hinaus wurde ein mehrstufiges Elektrodendesign entwickelt, um ein besseres Gleichgewicht zwischen schneller Aufladung und großer Reichweite zu erreichen.

Widerstand verringert

CATL hat eine neue supraleitende Elektrolytformel entwickelt, die die Viskosität des Elektrolyts effektiv reduziert und damit die Leitfähigkeit verbessert. Weiterhin hat CATL den ultradünnen SEI-Film verbessert, um den Widerstand der Lithium-Ionen-Bewegung zu verringern. Das ist wichtig, denn es reduziert den Widerstand im Inneren des Akkus.

Ladeleistung

Bei Raumtemperatur kann Shenxing in 10 Minuten auf 80 % aufgeladen werden. In der Zwischenzeit nutzt CATL die Technologie zur Steuerung der Zelltemperatur, um sicherzustellen, dass sich die Zellen schnell auf den optimalen Betriebstemperaturbereich aufheizen. Dies ermöglicht eine Aufladung von 0 bis 80 % in nur 30 Minuten bei Temperaturen von bis zu -10 °C und verspricht eine gute Beschleunigungsleistung von 0 bis 100 km/h auch bei niedrigen Temperaturen.

Wieso ist das vielleicht revolutionär?

Zum einen lässt die hohe Reichweite aufhorchen. Größter Kritikpunkt an E-Fahrzeugen ist die im Vergleich zum Verbrenner geringere Reichweite sowie die dadurch notwendigen häufigen Aufenthalte an den zu wenigen Ladestationen. Hinzu kommt, dass auch Verbrennermotoren in den vergangenen Jahren immer effektiver geworden sind. Zuletzt wurde gar eine neue Verbrennertechnologie vorgestellt, die den benzinbetriebenen Motor auf einen Wirkungsgrad von bis zu 60 % hieven könnte. Sollte die neue „Shenxing“-Zelle von CATL wie versprochen funktionieren, würde sich die Reichweite von Elektrofahrzeugen drastisch erhöhen und die Ladezeiten würden signifikant sinken. Auch die Langstrecke wäre dann, Ladeinfrastruktur vorausgesetzt, ohne regelmäßige und längere Pausen möglich.

Akkutechnologie – die Situation aktuell

Viele Hersteller haben den Trend erkannt und bieten immer ausgereiftere E-Fahrzeuge an. Im Hinblick auf die Ladeinfrastruktur, Reichweite und Ladedauer bleibt dennoch viel Luft nach oben. Auch die Frage nach der ökologischen Sinnhaftigkeit zur Umstellung auf eine reine Elektro-Flotte darf zurzeit nicht gestellt werden.
Zwar gibt es einige Fabrikate, deren Akkus Reichweiten von zum Teil mehr als 300 Kilometern ermöglichen, dann aber nur bei äußerst sparsamer Fahrweise. Nicht selten sieht man E-Autos auf Autobahnen eher im Windschatten der Lkw als auf der linken Spur. Und auch die langen Ladezeiten, bis ein Akku komplett aufgeladen ist, schrecken viele Kunden ab. Was die Zulassungszahlen von Elektrofahrzeugen angeht, hinkt man bei Weitem den gesteckten Zielen der Ampelregierung hinterher. Nur rund jedes sechste neu zugelassene Auto verfügt über einen Elektromotor.
So benötigt ein E-Golf bei maximal 300 Kilometern Reichweite eine Ladedauer von 45 Minuten, um die Batterien zu 80 % zu füllen. Eine vollständige Ladung des Akkus dauert noch einmal etwa 40 Minuten. Einige Modelle von Tesla oder Mercedes haben zwar zum Teil deutlich höhere Reichweiten, aber auch hier hat man bei zügiger Fahrweise deutliche Einbußen die Reichweite betreffend.
Etwas besser ist die Situation bei den Ladestationen. Immer häufiger finden sich auch lokal Ladestellen, etwa auf Supermarkt-Parkplätzen oder auf städtischen Parkplätzen. Schnellladestationen sind jedoch immer noch eher die Ausnahme als die Regel. Eine schnellere Ladedauer würde die benötigte Anzahl deutlich reduzieren.

Anwendbar auch für Motorräder und Roller?

Da in E-Rollern und E-Motorrädern ebenfalls Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz kommen, ist die Anwendung der „Shenxing“-Zelle in Zweirädern denkbar. Von einer größeren Reichweite und schnelleren Aufladung würden dabei vorwiegend E-Motorräder profitieren, die auch für die Ausfahrt am Wochenende und für Tagesausflüge genutzt werden. Wenn die Kaffeepause auf einmal reicht, um „vollzutanken“, oder die Reichweite von vornherein für den Tagestrip langt, könnten E-Motorräder für eine größere Zielgruppe interessant werden, als das bisher der Fall ist. Nötig wäre es aus Sicht der Hersteller von E-Motorrädern sicherlich. Zurzeit beträgt der Anteil elektrisch angetriebener Motorräder am motorisierten Zweiradverkehr etwa 1 %. Besser sieht es bei den Rollern und E-Scootern aus. Die primär in den Städten eingesetzten E-Scooter kommen auf einen stetig wachsenden Marktanteil von mittlerweile ca. 21 % und dürften auch in Zukunft immer wichtiger werden. Eine brauchbare Batterie könnte dafür sorgen, dass das in Zukunft auch auf E-Motorräder zutrifft.
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Gamechanger für Pendler und im urbanen Bereich

Auch in kleineren Zweirädern dürfte ein Upgrade der Batterietechnologie zu einem deutlich verbesserten Absatz führen. Aktuelle Modelle wie der Yamaha NEO's kommen mit zweistelligen Reichweiten daher, wohlgemerkt unter optimalen Bedingungen. Schaut man dazu noch auf die hohen Anschaffungskosten, mag der Erwerb eines solchen Fahrzeugs bislang nicht unbedingt finanziell zu rechtfertigen sein. Ein Upgrade von Reichweiten bei gleichzeitiger Ladezeitreduzierung könnte hier zum absoluten Gamechanger werden.

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