Lithium-Ionen oder der Strom der Zeit

30. November 2008, 17:00
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Zehn Jahre, nachdem Toyota den Hybrid-Pkw serienreif gemacht hat, stößt Mercedes nach - Rudolf Skarics sprach mit Arnold Lamm, dem verantwortlichen Leiter der Batterieentwicklung bei Daimler

Standard: Sie hatten eine lange Schrecksekunde in Sachen Hybridantrieb. Toyota ging damit schon vor zehn Jahren auf den Markt. Wann hat man bei Daimler erstmals gesagt, da wollen wir dabei sein?
Arnold Lamm: Forschungs- und Konzeptfahrzeuge zum Thema Hybrid gibt es schon seit 1997. Der Startschuss für die Entwicklung des S 400 Hybrid war im Dezember 2005. Parallel dazu haben wir unsere gesamte Batterieentwicklung in einem Team gebündelt, zusammengesetzt aus Entwicklern, Produktionstechnologen und Werkstofftechnologen.

Standard: In der Autoindustrie wurden bisher relativ großvolumige Nickel-Metallhydrid-Akkus verwendet. Die viel schlankere Lithium-Ionen-Batterie ist bei Laptops, Handys und in der Unterhaltungselektronik mittlerweile selbstverständlich. Gilt das nun bald auch für das Auto?
Lamm: Die Nickel-Metallhybrid-Technologie wird nach und nach an Bedeutung verlieren. Wir konzentrieren uns künftig zunehmend auf Lithium-Ionen-Batterien. Diese haben im Vergleich zu Nickel-Metallhydrid-Batterien einige Vorteile, wie z. B. höhere Leistungen und Energiemengen pro kg Batterie, höhere Lade-Entlade-Wirkungsgrade und bessere Kaltstartleistungen.

Standard: Wo waren die Hindernisse bei der Lithium-Ionen-Technologie für das Automobil?
Lamm: An erster Stelle steht das Thema Sicherheit. Das ist absolut vorrangig und muss immer sowohl auf der Zellebene als auch auf der Batterieebene gewährleistet sein (die Zellebene beschreibt die chemischen Vorgänge in der Batteriezelle, mit Batterieebene ist auch das ganze Umfeld samt elektronischer Steuerung gemeint; Red.). Dies war die Hauptaufgabe der Forschungsarbeit der letzten Jahre. Nachdem wir hier große Fortschritte erzielt haben, trat vor allem das Thema Robustheit und Performance in den Vordergrund. Robustheit heißt vor allem, Sie müssen sicherstellen, dass über die gesamte Lebensdauer der gesamte Zellverbund komplett gleichmäßig altert. Dabei darf keine Zelle aus dem Zellverbund ausscheren. Das sicherzustellen über zehn Jahre ist eine riesige Herausforderung. Beim Laptop reichen zwei, drei Jahre Lebensdauer unter weit geringeren Umweltanforderungen.

Standard: Man kann also nicht einfach Handy- oder Laptop-Batterien zusammenschnallen und hoffen, dass das gutgeht?
Lamm: Die Zusammenschaltung in Serie und in Reihe von Consumer-Zellen zu einer großen Traktionsbatterie ist schwierig in Hinblick auf die Lebensdauer, nämlich größer zehn Jahre, unter Berücksichtigung eines weiten Temperaturbereichs: minus 40 Grad bis plus 85 Grad. Beides ist für einen Laptop normalerweise nicht relevant. Um aber die Serienreife unter Automobilanforderungen zu erreichen, war noch mal einiges an Entwicklungsaufwand notwendig. Das haben wir mit Partnern in den letzten Jahren realisiert.

 >>> Wie, was und vorallem wieviel?


 

Standard: Stichwort Fertigungskapazitäten: Ihr Entwicklungspartner Continental Automotive spricht von 15.000 Einheiten pro Jahr und 23 neuen Arbeitsplätzen. Das sieht doch sehr klein aus?
Lamm: Jede Technologie braucht einen Hochlauf, bis alle Gewerke hundertprozentig ineinandergreifen. Wir sind mittlerweile bereits bei der Entwicklung der zweiten Generation. Und auf dieser Basis werden wir auch deutlich die Stückzahlen anheben können.

Standard: Wie lange wird das ungefähr dauern?
Lamm: Die zweite Generation wird in einigen Jahren in Serie gehen. Wir werden diese dann in verschiedenen Baureihen ausrollen.

Standard: Heißt das, bei den ersten Modellen werden Sie noch draufzahlen müssen?
Lamm: Sie müssen natürlich in gewisse Stückzahlenniveaus kommen, um die Technologie und die Kosten attraktiv zu gestalten.

Standard: Es gibt da noch die Brandgefahr. Es heißt, Lithium-Ionen-Batterien seien so gefährlich?
Lamm: Wir sind durch ein ganzes Bündel an Sicherheitsmaßnahmen heute in der Lage, sowohl Crash wie auch Überladung einer solchen Hybridfahrzeugbatterie voll zu beherrschen, auf Zellebene wie auch auf Batterieebene.

Standard: Wie geht das?
Lamm: Die Software ist redundant ausgelegt und sorgt dafür, dass ein Überladen unmöglich vorkommen kann. Gleichzeitig koppelt die Elektronik im Crashfall die Batterie innerhalb von Millisekunden vom Hochvoltnetz ab, und zwar durch ein Signal, das aus dem Airbagsteuergerät kommt. Das heißt, wir haben Maßnahmen auf der Zellebene - wie Ventingventile -, auf der Batterieebene - wie Schütze, Sicherungen, steife Gehäuseausführung - sowie Softwaremaßnahmen auf der Fahrzeugebene.

Standard: Zurück zum springenden Punkt: Preis des Fortschritts?
Lamm: Das Wichtigste und Dringlichste in den nächsten Jahren ist selbstverständlich, die Herstellkosten runterzubekommen.

Standard: Hohe Kosten sind vielleicht bei einem Hybridauto mit relativ kleiner Batterie verkraftbar. Ein reines Elektroauto rückt in dem Licht wohl wieder in weite Ferne?
Lamm: Die Hybridbatterie ist technologisch sehr aufwändig, was entsprechende Kosten verursacht. Bei der Traktionsbatterie können Sie die Elektroden mit weniger "Intelligenz" gestalten, was sich auch günstig auf den Preis pro kWh auswirkt. Die Gesamtkosten der Batterie sind allerdings auch beim reinen Batterie-Elektrofahrzeug nach wie vor eine Herausforderung.

(Rudolf Skarics, AUTOMOBIL, 28.11.2008)

  • ZUR PERSON: Arnold Lamm hat Maschinenbau an der RWTH Aachen studiert
und arbeitet seit 1995 bei Daimler. Ab 1997 war er leitend
verantwortlich für den Bereich Brennstoffzellen-Antriebsstrang. Ab 2002
hatte er die Einführung der Brennstoffzellenfahrzeuge über, für
Flottenversuche, vorwiegend in den USA.
    foto: derstandard

    ZUR PERSON: Arnold Lamm hat Maschinenbau an der RWTH Aachen studiert und arbeitet seit 1995 bei Daimler. Ab 1997 war er leitend verantwortlich für den Bereich Brennstoffzellen-Antriebsstrang. Ab 2002 hatte er die Einführung der Brennstoffzellenfahrzeuge über, für Flottenversuche, vorwiegend in den USA.

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