Durchbruch bei Elektroauto-Batterien: 800 km Reichweite in 12 Minuten Ladezeit möglich

Im Unterschied zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien nutzen die Wissenschaftler am KAIST laut Nature Energy via Techno Science in den verwendeten Lithium-Metall-Batterien reines Lithium an der Anode. Diese Bauweise ermöglicht eine deutlich höhere Energiedichte von bis zu 500 Wh/kg, bringt jedoch das Risiko der Dendritenbildung mit sich. Dendriten sind kristallartige Strukturen, die beim Laden entstehen und Kurzschlüsse auslösen können. Der neue flüssige Elektrolyt löst dieses Problem, indem er die gleichmäßige Ablagerung von Lithium-Ionen auf der Anodenoberfläche fördert. Auf diese Weise wird die Entstehung von Schwachstellen verhindert, an denen sich sonst Dendriten ausbilden würden.

Rekordwerte bei Ladezeit und Reichweite

Die KAIST-Forscher konnten im Labor zeigen, dass eine Batterie innerhalb von nur 12 Minuten von 5 auf 70 Prozent geladen werden kann. Dies entspricht einer Reichweite von etwa 800 Kilometern. Über mehr als 350 Ladezyklen blieb die Leistung stabil. In einer leistungsstärkeren Variante wurden 80 Prozent Ladung in 17 Minuten erreicht. Professor Hee Tak Kim betonte in der Veröffentlichung: „This paves the way for broad adoption of electric vehicles“ („Dies ebnet den Weg für eine breite Akzeptanz von Elektrofahrzeugen“).

Vergleich mit heutigen Elektroautos

Aktuelle Serienmodelle wie der Tesla Model 3 oder der Hyundai Ioniq 6 unterstützen Schnellladeleistungen zwischen 200 und 250 kW an modernen HPC-Säulen (High Power Charger). Damit erreichen sie in der Praxis Ladezeiten von rund 20 bis 30 Minuten für eine Aufladung von 10 auf 80 Prozent. Reichweiten zwischen 400 und 600 Kilometern sind derzeit üblich, abhängig von Akkuvarianten und Fahrbedingungen.

800 Kilometer in 12 Minuten

Die im Labor erzielten Werte der Lithium-Metall-Batterien übertreffen diese Daten deutlich: Eine Reichweite von 800 Kilometern bei einer Ladezeit von 12 Minuten würde einer effektiven Ladeleistung von mehr als 400 kW entsprechen. Damit käme ein Elektroauto erstmals in die Nähe der Betankungsdauer eines Benzin- oder Dieselfahrzeugs.

Vorteile für die Elektromobilität

Die hohen Energiedichten von Lithium-Metall-Batterien könnten es ermöglichen, das Gewicht von Fahrzeugbatterien zu reduzieren oder bei gleichem Gewicht eine längere Reichweite zu erzielen. Für Endnutzer bedeutet das nicht nur kürzere Ladezeiten, sondern auch Fahrleistungen, die sich erstmals mit den Betankungszeiten konventioneller Fahrzeuge vergleichen lassen. Damit wäre eine zentrale Hürde für die Alltagstauglichkeit von Elektroautos überwunden.

Hürden auf dem Weg zur Serienfertigung

Trotz der beeindruckenden Laborergebnisse stehen noch Herausforderungen bevor. Die Sicherheit von Lithium-Metall-Anoden muss unter realen Bedingungen gewährleistet werden, und die industrielle Herstellung spezieller Elektrolyte könnte kostenintensiv sein. Zudem bleibt abzuwarten, wie sich die Batterien in Langzeittests mit höheren Zyklenzahlen verhalten. Erst wenn diese Fragen geklärt sind, können Automobilhersteller die Technologie in großem Maßstab einsetzen.

Ausblick

Die in Nature Energy vorgestellten Ergebnisse markieren einen bedeutenden Schritt auf dem Weg zu leistungsfähigeren Elektroautos. Sollte es gelingen, die Technologie sicher und wirtschaftlich in die Serienproduktion zu überführen, könnte dies die Elektromobilität in den kommenden Jahren grundlegend verändern.