Das Versprechen eines Akkus, der in sechs Minuten aufgeladen werden kann, ist nicht neu. Sie tauchen in Laboren auf, werden in Pressemitteilungen beworben und geraten dann in den Hintergrund. Warum? Denn die chemische Industrialisierung ist ein Albtraum. Zu komplex oder zu teuer, um mit bestehenden Produktionslinien zu konkurrieren. Ein Startup namens Echion Technologies behauptet, den Code geknackt zu haben.
Jean De La Verpillière gründete Echion während seines Doktoratsstudiums in Nanowissenschaften an der Universität Cambridge. Das Verkaufsargument des Unternehmens ist aggressiv. Das Unternehmen behauptet, dass seine neue Lithium-Ionen-Chemie die Ladezeiten von Smartphones und Elektroautos auf nur sechs Minuten verkürzen kann. Im Gegensatz zu vielen anderen „bahnbrechenden“ Produkten, die sich in der Forschung und Entwicklung befinden, sei es laut Echion bereit für eine kommerzielle Markteinführung im nächsten Jahr.
Verwenden Sie Geheimpulver anstelle von Graphit
Der Kern der Echion-Technologie ist ein einfacher Schalter. Es ersetzt die standardmäßige negative Graphitelektrode von Lithium-Ionen-Batterien durch ein proprietäres Spezialpulver. Die genaue chemische Zusammensetzung ist ein Geschäftsgeheimnis. Die Erfinder behaupten, dass das Material schnelles Laden ohne übliche Sicherheitsrisiken wie thermisches Durchgehen oder Dendritenbildung unterstützen kann.
In diesem Fall kann ein Akku mit dieser Komponente in 6 Minuten vollständig aufgeladen werden. Funktioniert in jedem Maßstab.
Echion produziert derzeit ein Kilo Pulver pro Tag. Das reicht für eine Elektroautobatterie. Das Unternehmen erweitert derzeit seinen Umfang mit dem Ziel, 1.000 Tonnen pro Jahr zu produzieren. Sie behaupten, dass hierfür keine neuen Fabriken erforderlich seien. Stattdessen kann das Material mit minimalem Kapitalaufwand in die bestehende Infrastruktur zur Batterieherstellung eingebracht werden.
In der Pressemitteilung werden jedoch keine konkreten Informationen genannt. Es lässt sich nicht sagen, wie viele Ladezyklen ein Akku durchhält, bevor er an Leistung verliert. Hat er die gleiche Lebensdauer wie ein Standard-Lithium-Ionen-Akku? Wir müssen bis zum nächsten Jahr warten, um zu sehen, ob sich Echions Risiko auszahlt.
Toshiba SCiB: 6 Minuten 320 km
Toshiba spielt schon lange in diesem Pool mit. Im Oktober 2017 kündigte der japanische Riese eine neue Generation der SCiB-Technologie (Super Charge ion Battery ) an. Die Spezifikationen sind beeindruckend. Die Reichweite soll nach 6 Minuten Ladezeit 320 km betragen. Die Kommerzialisierung ist für 2019 geplant.
Dies ist nicht die erste Schnellladedemonstration von Toshiba. SCiB wurde 2008 auf den Markt gebracht. Die Originalversion kann in 5 Minuten zu 90 % aufgeladen werden und hat eine Lebensdauer von 10 Jahren. Diese Batterien sind in Massenmarkt-Elektroautos wie Mitsubishi i MiEV (Peugeot iOn in Frankreich) und Honda Fit EV zu finden. Diese frühen Modelle verwendeten Lithiumtitanatoxid-Anoden.
In der neuen Version wurde die Speicherkapazität durch einen Materialwechsel verdoppelt. Derzeit wird in der Anode eine Mischung aus Niob-Titanoxid (NbTi) verwendet. Diese Legierung hat bei niedrigen Temperaturen supraleitende Eigenschaften. Toshiba gab bekannt, dass es eine Methode zur Synthese und Anordnung von NbTi-Kristallen beherrscht, die die Energiedichte im Vergleich zu herkömmlichen Lithiumtitanat-Designs effektiv verdoppelt.
Prototypentests des 50-Ah-SCiB zeigten, dass er 5000 Ladezyklen standhalten und dabei 90 % seiner ursprünglichen Kapazität behalten konnte. Der Akku hält auch kaltem Wetter stand. Der Ladevorgang ist bei Temperaturen bis zu -10 °C effizient und dauert etwa 10 Minuten, um einen signifikanten Ladezustand zu erreichen. Diese Ausdauer stützt die Behauptung, dass er nach einem 6-minütigen Schnellstopp 320 Kilometer zurücklegen kann.
Das Versprechen der ersten 5 Minuten
Der Druck des ultraschnellen Ladens ist nichts Neues. Im November 2009 kündigte Toshiba Pläne zur Massenproduktion von SCiB-Batterien für die Automobilindustrie an. Das Ziel war mutig: Ein Elektroauto in fünf Minuten aufladen.
Sie stellen den Weg von SCiB dar, seine Wettbewerbsfähigkeit im Bereich Laden und Tanken zu steigern. Gemessen bei 90 % Ladung in 5 Minuten. Auch die Haltbarkeit ist ein Verkaufsargument. Laut Toshiba übersteht der Akku mehr als 6.000 Lade-/Entladezyklen in 10 Jahren täglicher Nutzung ohne nennenswerte Leistungseinbußen.
Die Lücke zwischen Prototyp und Produkt ist ein großes Hindernis. Echion setzt darauf, dass sein pulverbasierter Ansatz die Kostenbarriere umgehen kann. Toshiba verbessert seit über einem Jahrzehnt Anoden aus Oxidlegierungen. Beide streben nach demselben heiligen Gral. Die Zeit wird knapp, und die Zeit wird knapp, um zu testen, ob beide Seiten ihr Sechs-Minuten-Versprechen in großem Maßstab einhalten können.
Ladezeitunterschied: von 30 Minuten bis zu mehreren Stunden
Toshiba expandiert. Das Unternehmen verfügt bereits über eine eigene Produktionsstätte für SCiB-Batterien und plant die Eröffnung einer zweiten Fabrik im Frühjahr 2011. Das Ziel ist sehr ehrgeizig: Im ersten Jahr sollen 500.000 Batterien pro Monat produziert und die Produktion dann ausgeweitet werden, um große Hersteller von Hybrid- und Elektrofahrzeugen zu beliefern. Dazu gehören kommende Plug-in-Hybride wie der Chevrolet Volt und der Opel Ampera.
Die aktuelle Realität von Elektroautos ist ein krasser Kontrast. Das Aufladen der meisten hergestellten Lithium-Ionen-Batterien dauert mehrere zehn Minuten. Nehmen wir zum Beispiel den Nissan Leaf und den Mitsubishi i-MiEV. Beide wurden Ende 2010 auf dem europäischen Markt eingeführt. Eine 80-Prozent-Ladung dauert 30 Minuten, allerdings nur bei Nutzung einer separaten Ladestation. Der Anschluss an eine normale 200-Volt-Steckdose kann mehrere Stunden dauern.
Dieser Unterschied definiert die Benutzererfahrung. Es gibt eine Schnellladefunktion, die jedoch von der jeweiligen Infrastruktur abhängt. Langsames Laden ist universell, für schnelles Aufladen jedoch unpraktisch. Die SCiB-Technologie von Toshiba soll diese Lücke mit höherer Leistungsdichte und schnellerer Absorptionsgeschwindigkeit schließen.
„Dieser Unterschied bestimmt das Benutzererlebnis. Schnelles Laden gibt es, aber es hängt von der spezifischen Infrastruktur ab.“
Für Autofahrer ist der Unterschied zwischen 30 Minuten und drei Stunden wie der Unterschied zwischen einer kurzen Kaffeepause und einem großen Mittagessen. Die Infrastruktur bestimmt das Verhalten. In Gebieten, in denen es viele Schnellladegeräte gibt, verringert sich die Reichweitenangst. Stehen nur Standardsteckdosen zur Verfügung, planen Autofahrer nach Ladezeit. Die Expansion von Toshiba zeigt, dass die Branche in Volumen investiert, um Kosten zu senken und die Verfügbarkeit zu verbessern.
Geschwindigkeit ist nicht das einzige Problem. Es geht um Konsistenz. Hält das Gitter der Belastung stand? Können die Batterien wiederholten schnellen Zyklen standhalten, ohne sich zu verschlechtern? Eine andere Toshiba-Fabrik schlägt eine Antwort vor. Mehr Produktion bedeutet mehr Daten. Mehr Informationen bedeuten eine fortschrittlichere Chemie.
Bis dahin tickt die Uhr.
