Ein revolutionäres Batterie-Superkondensator-Paar für Hybridautos
Hybridautos werden seit langem als nachhaltige Alternative zu konventionellen Autos angepriesen, da sie wesentlich weniger fossilen Kraftstoff verbrauchen und weitaus weniger Treibhausgase produzieren. Trotz ihres vielversprechenden Potenzials schränkt der Batterietyp, der für diese Fahrzeuge erforderlich ist, deren Marktaufnahme ein. Blei-Säure-Batterien, die seit Jahrzehnten in Autos verwendet werden, sind erschwinglich und aufgrund ihrer bewährten Leistung sicher. Neuere Batterietechnologien und striktere Umweltschutzvorschriften über Kohlendioxidemissionen und das Verbot der Nutzung gefährlicher Stoffe führen allerdings dazu, dass diese Batterien weitaus weniger verwendet werden. Das Ziel des EU-finanzierten Projekts LEFAPO war es, eine alternative Technologie zu Blei-Säure-Batterien anzubieten, die es seit mehr als 150 Jahren gibt. „Aufgrund ihrer geringen Kosten und ihres hohen Einschaltstroms ist die Nachfrage nach Blei-Säure-Batterien als Starterbatterie in Autos, einschließlich von Elektroautos, immer noch hoch. Für die Energie, die sie speichern, sind sie jedoch schwer – eine schlechte Eigenschaft für mobile Anwendungen“, sagt Josef Tichánek, Business Development Manager der Olife Corporation. Vorteile des Superkondensators Superkondensatoren können mehr elektrische Ladung speichern als Standardkondensatoren. Die große Oberfläche der Aktivkohle-Elektroden in Kombination mit dem extrem dünnen Doppelschichtabstand verleiht dem Element eine der höchsten Kapazitätsausgangsleistungen. Superkondensatoren finden zunehmend Verwendung im Verkehrswesen. Ihre Lade- und Entladeraten sind im Vergleich zu Batterien spektakulär. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Energie rein elektrostatisch gespeichert wird und nicht in Form von gebündelter chemischer Energie, wie dies bei konventionellen Batterien der Fall ist. Da keine chemische Reaktion stattfindet, weisen Superkondensatoren eine außergewöhnliche lange Lebensdauer auf. Nachteile und Hybridlösung Obgleich Superkondensatoren eine hohe Kapazität bieten und Hybridautos in wenigen Sekunden aufladen können, haben sie ein paar inhärente Eigenschaften, die nicht wünschenswert sind. Superkondensatoren zeigen ein Merkmal, das als Selbstentladung bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass sie nicht besonders gut darin sind, viel Energie über einen sehr langen Zeitraum zu speichern. Ferner stellt deren schlechte Energiedichte – die Menge an Energie, die sie pro Kilogramm speichern können – einen erheblichen Nachteil gegenüber Blei-Säure- oder Lithium-Ionen-Batterien dar. Das LEFAPO-Projekt schöpfte zumindest im Bereich der Elektroautos das volle Potential des Superkondensators aus, indem dieser an eine Lithium-Ionen-Batterie gekoppelt wurde. Das Ergebnis ist ein Element mit besserer Energiedichte als ein Superkondensator, allerdings ohne Selbstentladungseigenschaft und mit mehr Lade-Entlade-Zyklen als eine Lithium-Ionen-Batterie. „Die Kombination von Lithiumzellen und Superkondensatoren ist die neueste Technologie für Hybridautos. Superkondensatoren können die elektrische Energie, die während eines Bremsvorgangs erzeugt wird, schnell absorbieren und zur späteren Verwendung in der Batterie speichern. Die Geschwindigkeit, in der dies stattfinden muss, kann durch die Blei-Säure- und sogar Lithiumtechnologie alleine schwer erreicht werden“, bemerkt Tichánek. Diese Fähigkeit zur schnellen Energiespeicherung prädestiniert das Hybridsystem für Start-Stopp-Systeme. „Die neue Technologie von Olife ist auf eine Betriebsdauer von 10 Jahren ausgelegt, was mehr als dem Doppelten der Lebensdauer einer Blei-Säure-Batterie entspricht“, betont Tichánek. Das System ist zudem um 50 % leichter und für ein schnelleres Aufladen geeignet – etwa dreimal schneller als sein Pendant „Unser Ziel war die Entwicklung einer hochmodernen Starterbatterie für Autos, die sicher ist und sowohl ökologischen als auch technischen Anforderungen moderner Fahrzeuge entspricht. Die Batterie kann im jetzigen Zustand verwendet werden oder weiter auf die Anforderungen der Zielmärkte zugeschnitten werden“, lautet das Fazit von Tichánek. Bedeutsamerweise ist die Batterie zu 100 % bleifrei und enthält keine sonstigen Giftstoffe.
Schlüsselbegriffe
LEFAPO, Superkondensator, Blei-Säure-Batterie, Lithium-Ionen-Batterie, Hybridauto, Start-Stopp-Zyklen, Entladungsrate
