Bosch eröffnet Forschungscampus in Renningen bei Stuttgart

„Unsere Batterie-Experten schaffen eine wesentliche Voraussetzung für den Durchbruch der Elektromobilität“. Schon 2020 sollen Bosch-Batterien mehr als doppelt so viel Energie speichern können und dabei deutlich weniger kosten. Entsprechend sind die Marktprognosen: Bosch erwartet, dass in zehn Jahren weltweit rund 15 Prozent aller Neufahrzeuge einen elektrifizierten Antrieb haben. Deshalb investiert das Unternehmen 400 Millionen Euro jährlich in die Elektromobilität.

Wie die nötigen Fortschritte in der Batterietechnik gelingen sollen, erklärt Dr. Thorsten Ochs, Leiter des Forschungsbereichs Batterietechnologie, am neuen Bosch-Forschungscampus Renningen: „Für die breite Akzeptanz der Elektromobilität benötigen wir eine nutzbare Energie von 50 Kilowattstunden bei einem Mittelklassefahrzeug.“ Würde man das mit klassischen Bleibatterien schaffen wollen, so kämen die Speicher selbst ohne Verkabelung und Halterung auf ein Gewicht von 1,9 Tonnen. So viel wiegen heutige Mittelklasse-Limousinen – mit Insassen und Gepäck. Eine herkömmliche Bleibatterie – wie sie heute in fast jedem Auto steckt, um den Anlasser mit Strom zu versorgen – speichert bei einem Gewicht von 19 Kilogramm eine Energie von 0,5 Kilowattstunden – also vergleichsweise wenig.

Weniger Gewicht, weniger Ladezeit

Besser sind da aktuelle Lithium-Ionen-Batterien. Sie speichern mehr als die dreifache Menge an Energie pro Kilogramm. Die Batterie eines aktuellen Elektroautos liefert im besten Fall bei 230 Kilogramm Gewicht etwa bis zu 30 Kilowattstunden. Um mit dieser Energiedichte auf die gewünschten 50 Kilowattstunden zu kommen, wäre mindestens eine 380 Kilogramm-Batterie nötig. Ochs und seine internationalen Bosch-Kollegen arbeiten deshalb an noch leistungsfähigeren Energiespeichern. Das Ziel: 50 Kilowattstunden in 190 Kilo unterbringen. Zudem wollen die Forscher die Zeit, die ein Fahrzeug zum Aufladen benötigt, deutlich verkürzen. „Unsere neuen Batterien sollen in weniger als 15 Minuten auf 75 Prozent geladen werden können“, sagt Ochs. Ochs und seine Kollegen sind davon überzeugt, dass die Ziele sich mit verbesserter Lithium-Technologie erfüllen lassen. „Rund um das Lithium gibt es noch viel zu tun und zu verbessern“, sagt Ochs. Daran arbeitet sein Team in Renningen eng mit Bosch-Experten aus Shanghai und Palo Alto im Silicon Valley. Zusätzlich hat Bosch ein Joint Venture mit GS Yuasa und der Mitsubishi Corporation gegründet, um die Lithium-Ionen-Batterieforschung voran zu treiben.

Start-up Technologie

der Theorie klingt die Lösung einfach: „Je mehr Lithium-Ionen in einen Akku hineinpassen, umso mehr Elektronen und damit Energie können auf gleichem Raum gespeichert werden“, sagt Ochs. Doch die praktische Umsetzung ist herausfordernd, da die Forscher Zellen im Bereich von Atomen und Molekülen verbessern müssen. Ein wesentlicher Schlüssel dazu ist, den Graphit-Anteil zu reduzieren beziehungsweise auf das Graphit in der Anode zu verzichten. Würde man anstelle des Graphits metallisches Lithium verwenden, könnte man auf demselben Raum deutlich mehr Energie speichern. Zusammen mit seinen Kollegen hat Ochs bereits mehrere Ansätze dafür entwickelt, wie sich das Graphit entfernen ließe und welche Materialien dafür nötig sind. Mit dem Kauf des US-amerikanischen Start-Ups Seeo Inc. verfügt Bosch nun über entscheidendes Know-how bei der Umsetzung neuartiger Festkörperbatterien. Diese haben noch einen weiteren entscheidenden Vorteil: Sie kommen ohne flüssigen Elektrolyten aus, der in herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus enthalten ist und dort unter ungünstigen Bedingungen zu Sicherheitsproblemen führen kann.