Elektroauto
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radar-reuters  Es ist ein herber Rückschlag für den südkoreanische Technikriesen Samsung: Am Freitag verkündete der Konzern den Verkaufsstopp der neuesten Generation seines Smartphones Galaxy Note 7. Mehrere Kunden hatten zuvor berichtet, die Geräte hätten beim Laden Feuer gefangen oder seien explodiert. Chef der Handysparte Koh Dong-Jin:O-TON KOH DONG-JIN, CHEF VON SAMSUNG MOBILE:

Feststoffbatterien sind sicherer als die heutigen Lithium-Ionen-Batterien.

Darum werden Feststoff-Akkus die heutigen Lithium-Ionen-Batterien ablösen

Noch sind Lithium-Ionen-Batterien praktisch konkurrenzlos. Es wird jedoch an Alternativen geforscht: Feststoffbatterien hätten viele Vorteile – insbesondere für Elektroautos.



Die Bilder explodierter Smartphones dürften viele Handybesitzer nervös gemacht haben. Auch Akkus in Laptops bereiten immer wieder Probleme, wie ein aktueller Fall mit Apples MacBook Pro zeigt. Mehrere Airlines haben angekündigt, gewisse MacBook-Pro-Geräte nicht mehr an Bord zu lassen. Der Akku könnte in Brand geraten. Der Grund: Der flüssige Elektrolyt in Lithium-Ionen-Akkus ist brennbar und kann bei Überhitzung Feuer fangen. Anders liegt der Fall bei Feststoffbatterien.

Die wichtigsten Vorteile von Feststoff-Akkus:

Forschende in der Schweiz haben nun erstmals mit Röntgentomografie mechanische Prozesse in Feststoffbatterien beobachtet. Dies kann ihrer Optimierung helfen.

Noch sind solche Feststoffbatterien allerdings in der Entwicklung. Einen wichtigen Schritt für ihre Optimierung haben Forschende des Schweizer Paul Scherrer Instituts (PSI) gemacht. Mithilfe von Röntgentomografie haben sie untersucht, wie sich Risse im Material dieser Stromspeicher beim Aufladen ausbreiten. So detailliert sei dies bisher nie gelungen, schrieb das Forschungsinstitut in einer Mitteilung. Die Erkenntnisse können helfen, diesen neuen Batterietyp weiter zu optimieren.

Suche nach robusteren Elektrolyten

Der Elektrolyt der untersuchten Feststoffbatterie besteht laut PSI aus einem Lithium- und Phosphor-Sulfid. Darin sind rund 30 Mikrometer kleine Zinnkugeln eingebettet. Beim Aufladen der Batterie wandern Lithium-Ionen in die Gitterstruktur des Zinns ein. Dadurch wachsen die Kügelchen und zerreissen das umliegende Elektrolytmaterial.

Die Risse behindern jedoch die Bewegung der Lithium-Ionen durch den Elektrolyten. Das schmälert die Leistungsfähigkeit der Batterie. Wie stark sich die Zinnkugeln ausdehnen und wie sich diese Risse genau ausbreiten, haben Forschende um Xiaohan Wu vom PSI in einem Gemeinschaftsprojekt mit dem Autohersteller Toyota beobachtet. Von der Ergebnissen berichteten sie im Fachblatt «Advanced Energy Material».

Demnach wachsen die Kügelchen um rund 300 Prozent. Zudem breiten sich die Risse so aus, dass sie den Weg der Ionen genau kreuzen. Dies hätten die Forschenden nicht erwartet, sagte Wu.

Eine weitere spannende Erkenntnis: Beim Entladen heilt sich die Batterie quasi selbst: Wenn die Lithium-Ionen die Zinnkugeln wieder verlassen, schliessen sich die Risse im Elektrolyt.

Um die Feststoffbatterie zu röntgen, nutzten die Wissenschaftler die Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) am PSI sowie eine Methode namens «Operando Röntgentomografische Mikroskopie». «Die Methode funktioniert prinzipiell wie eine Computertomografie in einem Spital, jedoch ist beim Synchrotron am PSI der Photonenfluss um einige Grössenordnungen höher», erklärte Federica Marone vom PSI. Dadurch liesse sich die nötige räumliche und zeitliche Auflösung erreichen, um die Prozesse während des Batteriebetriebs zu beobachten.

In einem nächsten Schritt wollen die Forschenden mit dieser Methode nach Elektrolytmaterialien suchen, die weniger stark anfällig für Risse und damit leistungsfähiger sind.

Warum Handy-Akkus explodieren; im Video erklärt:

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Video: YouTube/EmpaChannel

(oli/sda)

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    Alle Leser-Kommentare
  • Alex Fehr 18.08.2019 13:42
    Highlight Highlight Nörmale Lithium Batterien können explodieren. Lithium Eisenphosphat jedoch nicht Alle Hochstromverbraucher, z.b. Autos haben LiFePo4.
  • rodolofo 18.08.2019 09:02
    Highlight Highlight Zum Glück haben wir auch in Deutschland noch Öffentlich-Rechtliche Medien!
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  • Phillsen 17.08.2019 20:56
    Highlight Highlight Blablabla.
    Das gequatsche hab ich schon so oft gehört. Carbon-Carbon Akkus. Supraleitfähige Kondensatoren bei Zimmertemperaturen usw. Alles nur Theorie bisher. Sollen ein Produkt bringen vorher können Sie das Gequatsche gern behalten.
    Weitere Antworten anzeigen
  • Hiker 17.08.2019 19:50
    Highlight Highlight Es sind immer und immer wieder die gleichen längstens wiederlegten Argumente. Erstens haben Batterien in Handys und Eletrofahrzeugen nur eines gemeinsam: Lithium Ionen. Beim Auto jedoch ist ein Batterie Management eingebaut welches es beim den Smartphones nicht gibt! Es brennen deutlich weniger Elektroautos als Verbrenner. Zweitens den Mist den sich Herr Lesch da zusammengerechnet hat ist lächerlich. Erstens lädt man ein BEV pro Tag mit vielleicht 8kW soviel wie ein BEV für 60 km benötigt. Bis ein Verbrenner 100 km fährt hat er 11kW verbraucht um den Most zu produzieren. Hat er nicht bedacht.
    • rodolofo 18.08.2019 07:51
      Highlight Highlight Zu gern würde ich vom Astrophysiker und Populärwissenschaftler Harald Lesch SELBER hören, was er zum Vorwurf sagt, seine Berechnungen seien Mist...
      Gibt es einen Link zu einer Social Media - Diskussion mit Harald Lesch zu solchen Behauptungen, wie sie "Hiker" gerade in die Welt gesetzt hat?
    • Allion88 18.08.2019 11:59
      Highlight Highlight Hiker hat allerdings recht. Lesch ist ASTROphysiker und sollte anscheinend bei seinem thema bleiben.

      Bei den verbrennern wird vielfach einach nur der energiewert des verbrauchten benzins gerechnet (auch hier mit meist viel zu tiefen werksangaben).
      Das aber mit der energie, die es baucht, um rohöl zu fördern, transportieren, aufbereiten und tanken ein sparsames eAuto schon beinahe gleich weit fahren kann, wird nicht berücksichtigt
    • Hiker 18.08.2019 18:13
      Highlight Highlight @rodolfo um zu erkennen, dass es Mist ist was Herr Lesch hier vorrechnet muss man weis Gott nicht Astrophysiker sein. Da reicht gesunder Menschenverstand völlig. Es ist einfach vollkommen unsinnig anzunehmen auch nur 50% aller Elektrofahrzeuge würden ihre Fahrzeuge gleichzeitig mit 400kW laden. Wer so etwas behauptet hat schlicht null Ahnung wie Elektromobilität funktioniert. Abgesehen von der Tatsache, das der Wechsel nicht sprungartig verläuft muss ja nur die Energie bereitgestellt werden die die Fahrzeuge vernunftgemäss im Schnitt pro Tag verbrauchen. Da reichen 3kW Ladeleistung längstens.
  • Miimiip! aka Roadrunn_er 17.08.2019 17:05
    Highlight Highlight Ist immer wieder peinlich und amüsant wie sich die e-Auto Gegner auf zweifelhafte Aussagen bezüglich CO2 Ausstoss von e-Autos bezgl. Produktion und Entsorgung berufen. Rechnet mal nach was die Produktion, Aufbereitung und die Transporte von fossilen Brennstoffen an Energie verschlingt wenn die Gegner wieder mit ‚Fakten‘ um sich werfen. Ganz zu schweigen von den Umwelt Schäden die angerichtet werden. Wenn ein paar ewiggestrige mit ‚Fakten‘ um sich werfen, dann bitte auch dass negative von den Verbrennern mit einfliessen lassen, sonst lieber bleiben lassen.
    • Mr. Kr 17.08.2019 21:06
      Highlight Highlight Also ich bleibe bei meinen 700 PS Auto. Da ist mir auch relativ egal was so ein E-Auto kann. Ich fahre nicht damit wegen der Umwelt sondern weil ich eine Leidenschaft dafür habe.
    • sambeat 17.08.2019 22:01
      Highlight Highlight @ Mr. Kr: Eine Leidenschaft dafür, oder etwas zum Kompensieren? 😉
    • nick11 17.08.2019 23:27
      Highlight Highlight Doof nur das dein 700ps Auto mittlerweile von einer 7-Sitzer Limousine abgehängt wird, würde mir schön blöd vorkommen...
    Weitere Antworten anzeigen
  • sa5 17.08.2019 14:11
    Highlight Highlight Die Entwicklung ist schon weiter fortgeschritten als hier vorgestellt.
    " Der Durchbruch bei den Feststoff-Akkus ist augenscheinlich geschafft: Als erstes Unternehmen weltweit eröffnet Qing Tao Energy aus China eine Produktionsstrasse für die sicheren und leistungsstarken Batterien. "
    https://www.itmagazine.ch/Artikel/68544/Feststoff-Akkus_Erste_Produktionslinie_in_China_gestartet.html

    2025 sollen die ersten Serienfahrzeuge mit Feststoffakkus vom Band laufen.
    Wenn ich richtig gelesen habe, kann man auch ab 2025 im Massenmarkt Feststoffakkus in Smartphone, Laptop & Co erwarten.


    • SLE7EN 17.08.2019 22:36
      Highlight Highlight Warten wir mal ab, ist ja, wie Huawei auch, eine erfolgreiche innovative Chinesische Firma. Den Amis wird das nicht passen und dem entsprechend werden sie versuchen den weiteren Aufstieg dieser Firma zu verhindern.
  • Domino 17.08.2019 14:02
    Highlight Highlight Mein Favorit ist immer noch die Brennstoffzelle, obwohl ich denke dass sich ein Mix durchsetzen wird.

    Interessant finde ich die Fahrzeuggewichte anhand eines Mercedes GLC (den gibts mit allen drei Antriebsarten)

    EQC (Akku): 1-11h laden für 400km Reichweite bei 2495kg, ab 72‘000€

    GLC F-CELL (H2): 3min tanken für 480km bei 2130kg, ab 78‘000€

    EQC 220d (Diesel): 3min tanken für 1200km bei 1800kg, ab 55‘000€
    • DerHans 17.08.2019 14:40
      Highlight Highlight Domino ich wette mit ihnen sie werden nie ein FCEV besitzen, es sei denn, ihnen macht es nichts aus weiterhin 80% ihres teuer gekauften Treibstoffs ungenutzt zu verbraten. Weiter wird es ihnen bestimmt auch nichts ausmachen, ihrer Garage weiterhin viel Geld für Service an der komplizierten Technologie nach zuwerfen. Am Beispiel mit dem Tanken sieht man schön, dass sie nie über eine längere Zeit mit einem BEV unterwegs waren. Das BEV „tankt“ wenn es rumsteht, sprich während ca. 22h täglich. Und auf längeren Strecken bei einer Rast nach ca. 400km, wo jeder normale Mensch mal eine Pause braucht.
    • Ökonometriker 17.08.2019 15:28
      Highlight Highlight Warum sollte man einen Favoriten haben? Die bessere Technologie wird sich durchsetzen. Ob die Produktionskosten für Brennstoffzellen stark sinken oder ob neuartige Batterien effizienter hergestellt werden wird sich zeigen müssen.
    • Repplyfire 17.08.2019 16:22
      Highlight Highlight In Kalifornien werden ihnen zurzeit gebrauchte Toyota Mirais (nach leasing) sozusagen geschenkt (Preis 20'000, massiver Abschlag, dazu Tankguthaben von 15'000 Dollar!!!). Sind trotzdem Ladenhüter. Keiner will sie. Stellen sie mal einen Tesla für 20'000 ins Angebot. Der bleibt ihnen keine Woche.
    Weitere Antworten anzeigen
  • leu84 17.08.2019 13:48
    Highlight Highlight Vielleicht besser die Kondensatorentechnologie weiterentwickeln. Ein Grund weshalb Tesla eine der grössten Hersteller für Kondensatoren einverleibt hat. Dann braucht man kein Lithium mehr abzubauen
    • Lienat 17.08.2019 17:32
      Highlight Highlight Die Energiedichte selbst der besten Kondensatoren liegt um Grössenordnungen unterhalb derjenigen von Li-Ion-Akkus. Allerdings haben sie extrem kleine Innenwiderstände, weshalb sie kurzzeitig sehr hohe Leistungen abgeben oder aufnehmen können. Ausserdem überstehen sie Millionen Ladezyklen. Sie eignen sich daher als Kurzzeitpuffer z.B. beim Rekuperieren. Nicht jedoch als Hauptenergiespeicher für Elektroautos.
    • Nussknacker 17.08.2019 20:12
      Highlight Highlight Und Kondensatoren haben eine grössere Eigenentladung was sie unbrauchbar macht als Ersatz für Akkumulatoren.
  • Freethinker 17.08.2019 13:35
    Highlight Highlight Selbst wenn das so wäre mit den 200'000 Kilometern... Es gibt inzwischen Teslas mit 800'000km. Die Elektromotoren sind nämlich massiv robuster als ihr Verbrennungspendant.
    • sunshineZH 17.08.2019 18:36
      Highlight Highlight Ahja stimmt, gibt ja keine Verbrenner die so hohe KM-Leistungen hinbekommen.
    • Pointer 17.08.2019 19:44
      Highlight Highlight @sunshineZH: Beim Verbrenner wirst du aber viel Ressourcen in die Wartung stecken müssen, um diese KM-Leistung zu erreichen.
    • Trump's verschwiegener Sohn 17.08.2019 20:16
      Highlight Highlight Es gibt einen Tesla-Besitzer, der über 800 000 Kilometer gemacht hat: Hansjörg von Gemmingen-Hornberg.
      Und der hat inzwischen den vierten Motor drinnen und schon einmal die Ladeeinheit ersetzt. (https://unterwegs-auf-der-autobahn.de/news/der-marathon-kilometer-mann-1272.html)
    Weitere Antworten anzeigen
  • tzhkuda7 17.08.2019 13:15
    Highlight Highlight Elektroautos? Ja!
    Sonnekollektoren? Ja!
    Erneuerbare Energien? Ja!


    Aber hier geht gerne vergessen das auch eine Lithium-Autobatterie entsorgt werden muss. Was macht man mit den schwarzen Sonnenkollektoren wenn die nach 20 Jahren durch sind? In den Hochofen und dann einschmelzen? Wohl kaum!

    Ein Tesla ist erst ab 200'000 gefahrenen kilometern naturfreundlicher als ein Benziner, da brauchts noch einiges! Manchmal etwas fern der Realität zu glauben nur dir erneuerung sei wichtig. Auch die Entsorgung besonders bei Elektronik ist CO2 entscheidend!
    • Supermonkey 17.08.2019 13:28
      Highlight Highlight #fakenews
      1990 wäre deine aussage noch korrekt gewesen aber wir haben heute 2019 😉
    • Toerpe Zwerg 17.08.2019 13:29
      Highlight Highlight "Ein Tesla ist erst ab 200'000 gefahrenen kilometern naturfreundlicher als ein Benziner"

      Das ist falsch. Wenn Sie einen Benziner mit vergleichbarer Leistung nehmen ...
    • Der Tom 17.08.2019 13:42
      Highlight Highlight Nein es gibt keine Rechtfertigung mehr für Verbrenner. Die 200000km sind komplett daneben. Ein e Auto ist leise, weniger Verschleiss und es gibt keine lokalen Emissionen. Es gibt viele Krankheiten und Umweltschäden die direkt mit dem Dreck den Verbrenner in die Luft pusten zu tun haben. Die Akku Herstellung ist weit weniger schlimm als das oft dargestellt wird. Recycling gibt es auch und Akkus von ausgemusterten eAutos können noch lange weiter verwendet werden. Ausserdem werden Akkus ja ständig und sehr schnell weiter entwickelt wie es im Beitrag beschrieben wird.
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