Lithium-Ionen-Batterien könnten den Hybridfahrzeugen zum Durchbruch verhelfen

Ein Toyota Prius braucht 4,3 Liter Benzin auf 100 Kilometer. Ein guter Wert, doch es könnte noch sparsamer gehen – wenn nur die Batterien besser wären. Nun hat das amerikanische Unternehmen Lithium Technology Corporation (LTC) einen Akku vorgestellt, der genau das ermöglichen soll.

Innerorts nur 2,0 Liter Sprit auf 100 Kilometer
LTC präsentierte in New York einen umgebauten Toyota Prius mit wesentlich besseren Verbrauchswerten. Bei dem Hybridfahrzeug wurde die Nickelmetallhydrid-Batterie durch eine Lithium-Ionen-Batterie von der im thüringischen Nordhausen ansässigen Tochter Gaia ausgetauscht. Damit wird eine Reichweite im rein elektrischen Fahrbetrieb von etwa 50 Kilometern erreicht. Im Stadtbetrieb sinkt dadurch der Verbrauch deutlich. Während der normale Prius innerorts 5,0 Liter je 100 Kilometer braucht, begnügt sich das modifizierte Modell mit 2,0 Litern.

Lithium-Eisenphosphat-Elektrode
Gaia verwendet für die negative Elektrode graphitierten Kohlenstoff und als positive Elektrode Lithium-Eisenphosphat mit der chemischen Formel LiFePO4. Diese Batteriechemie liefert eine mittlere Entladespannung von 3,2 Volt und speichert in der Prius-Batterie je Zelle 35 Amperestunden. Die 63 Zellen werden in Serie geschaltet und liefern so eine Nominalspannung von 200 Volt. Der Energieinhalt der Gesamtbatterie beträgt sieben Kilowattstunden, ausreichend für 50 Kilometer rein elektrischen Fahrens mit dem Strom aus der Batterie. Ein Vorteil des Systems ist die geringe Zahl von Batteriezellen. Dadurch vereinfacht sich die Elektronik für das Management der Batterie. Bisher waren statt 63 viele hundert Batteriezellen nötig, die dann von der Elektronik einzeln überwacht und in Balance gehalten werden mussten.

Auch Laden aus der Steckdose möglich
Anders als die Batterie des normalen Prius kann das umgebaute Modell auch aus der Steckdose versorgt werden. Denn bei dem modifizierten Prius handelt es sich um ein so genanntes Plug-in-Hybridfahrzeug (Plug-in hybrid-electric vehicle, PHEV). Lädt man das Auto nicht aus der Steckdose auf, bezieht der Akku seinen Strom während der Fahrt aus dem Generator. Beim Bremsen und wenn der Verbrennungsmotor im Schiebebetrieb arbeitet, wird Schwungenergie zurückgewonnen. Diese wird in die Batterie gespeichert, was Fachleute als Rekuperation bezeichnen.

Effektivere Rekuperation und kürzere Ladezeiten
Mit der neuen Batterie ist laut LTC ein Durchbruch bei den Hybridautos und rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen gelungen. Denn die Lithium-Ionen-Technologie speichert den Strom wesentlich schneller als Nickelmetallhydrid-Batterien, wodurch eine effektivere Bremsenergie-Rückgewinnung möglich wird. Darüber hinaus verkürzen sich die Ladezeiten. Außerdem ist die Energiedichte bei Lithium erheblich höher und die Batterie bei gleichen Performancedaten entschieden leichter. Die Lithium-Eisenphosphat-Batterie soll sicher betrieben werden können, so LTC. Ihre Lebensdauer entspricht der des Fahrzeugs, denn Fahrleistungen von mehr als 240.000 Kilometer scheinen aus heutiger Sicht möglich.

Prius noch sparsamer?