Forschung und Entwicklung intensiviert

Innovative Materialien für eine nachhaltige Elektromobilität

Chemielaborant Christian Saffert überprüft am „Multi-Kanal-Testsystem“ die Speicherkapazitäten verschiedener Lithium-Ionen-Testbatterien
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Batterien sind die Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität der Zukunft. In den kommenden fünf Jahren will die BASF daher einen dreistelligen Millionen-Euro-Betrag in Forschung, Entwicklung und Produktionsaufbau von Batteriematerialien investieren. Teil dieser Aufwendungen ist auch der Bau einer Produktionsanlage für fortschrittliche Kathodenmaterialien in Elyria im US-Bundesstaat Ohio.

Die neue Anlage mit einem Investitionsvolumen von mehr als 50 Millionen US$ soll ab Mitte 2012 den Markt mit Kathodenmaterialien zur Herstellung leistungsstarker Lithium-Ionen-Batterien versorgen.

Neue Materialien ermöglichen leistungsfähigere Batteriekonzepte
Neben innovativen Materialien für Kathoden ist die BASF vor kurzem auch in die Entwicklung von Elektrolyten eingestiegen. Hochwertige und maßgeschneiderte Elektrolyte sind mitentscheidend für die Leistungsfähigkeit der Batterien. „Mit dem Einstieg in das Elektrolytgeschäft erweitern wir unser Portfolio innovativer Lösungen für hochleistungsfähige Lithium-Ionen-Batterien und können in Zukunft als Systemanbieter die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden im Bereich der Elektromobilität unterstützen“, betonte Dr. Andreas Kreimeyer, BASF-Vorstandsmitglied und Sprecher der Forschung. Neben Materialien für Lithium-Ionen-Batterien, zu denen auch Lösungen für Anoden und Separatoren gehören, forscht die BASF außerdem an zukünftigen Batteriekonzepten wie Lithium-Schwefel oder Lithium-Luft.
„Mit unseren Forschungsaktivitäten tragen wir einen wichtigen Teil dazu bei, dass Elektroautos bezahlbar, umweltfreundlich und nachhaltig sein werden. Dazu brauchen wir Batterien und weitere innovative Komponenten, die eine höhere Reichweite bei geringerem Gewicht und niedrigeren Kosten ermöglichen“, erläuterte Kreimeyer.
Leichtbau und intelligentes Wärmemanagement reduzieren Energieverbrauch
Um das zusätzliche Batteriegewicht von etwa 200 kg zu kompensieren und damit eine angemessene Reichweite des Elektrofahrzeugs zu erreichen, muss das Gewicht des Fahrzeugs durch Leichtbaukomponenten reduziert werden. Dadurch ergeben sich neue Anforderungen an die Materialien. Dies umfasst unter anderem völlig neue Eigenschaften hinsichtlich Temperaturbeständigkeit, elektromagnetischer Abschirmung und Flammschutz.
Obwohl Kunststoffe bereits heute zu hohen Gewichtseinsparungen im Fahrzeug führen, wenn sie etwa im Fahrwerk, Innenraum und Motorraum eingesetzt werden, sind zusätzlich multifunktionale Leichtbaukonzepte erforderlich. So arbeitet die BASF beispielsweise an schnell härtenden Epoxid-, Polyurethan- und Polyamidharzen für faserverstärkte Verbundwerkstoffe, die für die Herstellung von Leichtbaukarosserien verwendet werden. Diese können im Bereich von Strukturbauteilen und Chassis zu weiteren Einsparungen von 100 bis 150 kg führen.
Auch für ein besseres Wärmemanagement im Elektroauto liefert das Unternehmen Lösungen. „Wenn im Sommer die Temperaturen steigen, verbraucht die Klimaanlage im Auto zusätzlich Energie, die dann für eine größere Reichweite fehlt“, erläuterte Kreimeyer. Pigmente, die die Wärme erzeugenden Infrarotstrahlen des Sonnenlichts reflektieren, sorgen in der Innenverkleidung und in der Autolackierung dafür, dass die Temperatur im Inneren nicht zu stark ansteigt. Und während der Verbrennungsmotor im Winter Abwärme liefert, verbraucht das Elektrofahrzeug Strom, um den Innenraum zu heizen. Um hier den Energieverbrauch gering zu halten, ist es erforderlich, dass Elektrofahrzeuge mit Hochleistungsschäumen gegen die Kälte isoliert werden. Auch dies erhöht die Reichweite.
Nachhaltige Elektromobilität umfasst mehr als nur das Elektroauto
Innovationen aus der Chemie und der richtige Energiemix werden entscheidend dafür sein, dass die Elektromobilität den Durchbruch schafft – und dabei auch nachhaltig ist. „Wir betrachten das Thema ganzheitlich. Elektromobilität trägt nur dann signifikant zum Umwelt- und Klimaschutz bei, wenn der Strom zum Laden der Batterien hocheffizient und CO2-optimiert erzeugt wird. Daher forschen wir auch an Lösungen, mit denen Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind- und Sonnenkraft produziert werden kann. Darüber hinaus entwickeln wir innovative Speichertechnologien, da diese Energieformen insbesondere in unseren Breitengraden nicht rund um die Uhr und 365 Tage im Jahr zur Verfügung stehen“, sagte Kreimeyer.
Aber auch die Politik sei gefordert, die richtigen Rahmenbedingungen zu schaffen, damit die Elektromobilität im globalen Vergleich wettbewerbsfähig sein wird. Dazu gehören etwa staatliche Forschungs- und Entwicklungsprogramme, damit Deutschland seinen technologischen Vorsprung hält und bei der Elektromobilität aufbauen kann. Dies sichere die Wertschöpfung und Arbeitsplätze in Deutschland.
„Wenn die Industrie zusammen mit der Politik, Wissenschaft und Gesellschaft an einem Strang zieht, kann sich die Elektromobilität flächendeckend durchsetzen und zu einer bezahlbaren und nachhaltigen Alternative zur klassischen Verbrennungstechnik werden“, sagte Kreimeyer.
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