Hyundai hat beim US-Patentamt am 28. Dezember 2023 ein Patent zu Festkörper-Batterien eingereicht. Nahezu alle großen Autohersteller forschen seit Jahren fieberhaft an solchen Batterien – Hyundai ist jetzt möglicherweise ein entscheidender Durchbruch gelungen.
Bei Festkörper-Akkus trennt ein fester Elektrolyt Anode und Kathode – bei herkömmlichen Batterien, zu denen auch die aktuell häufig in Elektroautos genutzten Lithiumionen-Akkus gehören, ist dafür ein flüssiger Elektrolyt zuständig. Da bei einer Beschädigung eines Festkörper-Akkus der Austritt von Elektrolyt-Material sehr unwahrscheinlich ist, gilt dieser als besonders sicher. Mindestens ebenso wichtig: Festkörper-Akkus sollen eine erheblich höhere Energiedichte, deutlich schnellere Ladezeiten und niedrigere Batteriegewichte ermöglichen. Die Umsetzung dieser Technik für einen Fahrzeug-Antriebsakku scheint allerdings schwierig zu sein – Toyota hatte beispielsweise den Marktstart eines solchen Energiespeichers erst für 2021 und dann für 2022 angekündigt, jetzt peilen die Japaner 2030 für einen Serienstart an.
In der Patentschrift dargestellter Aufbau des von Hyundai entwickelten Festkörper-Akkus.
Arbeitet bei Raumtemperatur
In ihrem Patent beschreiben die Hyundai-Ingenieure eine Batterie, die durch eine Flüssigkeit isostatisch unter Druck steht. Das heißt, der Druck bleibt permanent konstant. Eine Druckvorrichtung steuert die Flüssigkeitszufuhr zu jeder Batterie-Kammer. Sensoren überwachen den Druck einer jeden Kammer, während Spannungsdetektoren die Spannung einer jeden einzelnen Zelle überwachen. Wenn Druck und Temperatur innerhalb eines festgelegten Bereichs liegen, startet ein Controller das Laden oder Entladen jeder einzelnen Zelle. Währenddessen stellt ein Temperaturregler die optimale Betriebstemperatur der Batterie ein. Diese beträgt 25 Grad Celsius – frühere Labor-Akkus brauchten eine Betriebstemperatur in Höhe von 60 Grad.
Mehrere Varianten in der Entwicklung
Welche Materialien Hyundai für die patentierte Batterie nutzen möchte, ist nicht aus dem Patent ersichtlich. Hyundai-Chef Jae Hoon Chang hat allerdings bereits angekündigt, dass seine Ingenieure sowohl an Festkörper-LFP- als auch an Festkörper-NMC-Batterien arbeiten (LFP: Lithium-Eisenphosphat, NMC: Nickel-Mangan-Cobalt). Dies soll die Kosten bei gleichzeitig größerer Flexibilität senken. Dem Ziel ist Hyundai möglicherweise näher gekommen als alle seine Konkurrenten. Und die Südkoreaner haben zudem bereits Patente für Elektrolytlösungen, Bindemittellösungen und Verfahren zur Herstellung von Festkörperbatterie-Elektroden angemeldet.
Fazit
Insbesondere seit Toyota die Serienfertigung von Festkörper-Antriebsakkus auf frühestens 2030 verschoben hat, waren sich mache Experten unsicher, ob diese Speichertechnik überhaupt in Großserie für Autos umsetzbar ist. Das jetzt von Hyundai beim US-Patentamt eingereichte Patent macht wieder Hoffnung, dass so ein Akku doch entwickel- und herstellbar ist, zumal die Absenkung der Betriebstemperatur von 60 auf 25 Grad Celsius ein großer Fortschritt ist. Mehr Stabilität, kürzere Ladezeiten, niedrigere Gewichte und deutlich höhere Speicherkapazitäten: Nach der Lithiumionen-Technologie wäre der Festkörper-Akku der nächste große – und womöglich sogar entscheidende – Durchbruch bei der Elektromobilität.
