Statt wie herkömmliche Batterien als Paket in das Fahrzeug eingebaut zu werden, gehören sie zur Struktur des Fahrzeugs selbst, und die Verpackung der Stromspeicher übernimmt gleichzeitig Aufgaben der Karosserie. Sie müssen also nicht nur Energie speichern und leiten, sondern auch robust und tragfähig sein. Die Vorteile: Zum einen wird enorm an Platz und Gewicht gespart, weil die Verpackung der Batteriezellen zu Modulen und sperrigen Batteriepacks entfällt. Ausserdem können mehr Zellen im Auto verbaut werden, was die Reichweite erhöht.

Autobauer und Batteriehersteller wetteifern mittlerweile darum, die neuartigen Stromspeicher für die Elektroautos zu entwickeln. "Wenn die Firmen clever sind, dann ist das das richtige Vorgehen", sagte Sandy Munro, Beraterin aus Michigan. "Es spart eine Menge Geld und Zeit und Gewicht."

Herkömmliche Autoakkus bestehen aus mehreren Hundert einzelnen Zellen, die in Modulen gebündelt werden und schliesslich im Pack die Batterie ergeben. Diese Batterie - zu der auch Kühlungssysteme und elektronische Steuerungen gehören - wird bei modernen Autos auf dem Boden eingebaut, darüber wird die Karosserie gestülpt. Die aufwändige Verpackung soll die Batteriezellen bei einem Unfall schützen und Brände verhindern. Bei strukturellen Akkus wird die Verpackung weggelassen. Sie sind Teil der Karosserie und sollen diese verstärken. Doch die Technik befindet sich noch in den Kinderschuhen, und es gibt verschiedene Ideen und Ansätze. Unklar ist, welche Methode sich am Ende durchsetzen wird.

Autobauer erhoffen sich stabiliere Fahrzeuge

Ein Konzept, das unter anderem der chinesische Batteriebauer CATL vorantreibt, nennt sich "Cell-to-Pack". Dabei werden die Batteriezellen ohne den Zwischenschritt von Modulen direkt in ein grösseres Batteriepack gebaut. Das spart Platz, weil die Hüllen der Module entfallen, und erlaubt es, mehr Zellen in das Auto einzubauen - was sich unmittelbar in einer höheren Reichweite bemerkbar macht. Der Autohersteller Volvo stellte Ende Juni gemeinsam mit dem schwedischen Batteriehersteller Northvolt eine Version vor, von dem sich das Unternehmen eine Reichweite von 1000 Kilometern verspricht.

Doch Cell-to-Pack ist nicht die einzige Möglichkeit, eine strukturelle Batterie zu konstruieren. General Motors hält bei seinen Ultium-Batterien an der modularen Bauweise fest. Im neuen elektrischen Hummer, der noch in diesem Jahr auf den Markt kommen soll, werden die Batteriepacks dafür tief ins Chassis des Autos integriert, anstatt wie bei anderen Elektroautos nur auf dem Unterboden aufgelegt zu werden. Sie tragen damit dazu bei, das Fahrzeug zu stabilisieren, sagt der zuständige GM-Manager Josh Tavel. Einen anderen Weg geht Tesla: Konzernchef Elon Musk stellte im September vergangenen Jahres ein System vor, bei dem Hunderte der zylindrischen Zellen gebündelt und anschliessend ohne eigenes Gehäuse im Fahrzeugboden integriert werden. Stattdessen bilden zwei Metallplatten gleichermassen die Hülle der Batterie und den Fahrzeug-Unterboden.

Erfolge mit Kohlestofffasern

Noch einen Schritt weiter gehen Wissenschaftler der schwedischen Chalmers University of Technology, an der seit mehr als zehn Jahren zum Thema strukturelle Batterien geforscht wird. Sie sind auf der Suche nach ganz anderen Materialien, die gleichzeitig Energie speichern und leiten, aber auch so fest sind, dass sie selbst zur Karosserie werden können. Erste Erfolge gab es etwa mit Kohlestofffasern.

Das Weglassen von Verpackung und Abrücken von Modulen als Bausteine für Batteriepacks haben aber auch Nachteile. So müssen die Entwickler von strukturellen Batterien sicherstellen, dass diese auch bei einem schweren Unfall geschützt sind und nicht in Brand geraten. Ausserdem wird es schwieriger, defekte Akkus zu reparieren. Module kann man einfacher einzeln ein- und ausbauen. Bei Batteriezellen, die Teil der Karosserie sind, ist das nicht mehr ohne grossen Aufwand möglich. "Die Batterie muss modular sein, damit man sie reparieren kann", meint deshalb Tony Aquila, Chef des Elektroauto-Startups Canoo.

(Reuters)