Eine einfache Folie enthüllt die Vorreiterrolle von Tesla in der Batterietechnologie

Urteile nicht zu schnell.

Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis, dass Tesla Motors (WKN:A1CX3T) ziemlich standardisierte Batteriezellen für seine Fahrzeuge nutzt. Über die Jahre gab es hierzu Vergleiche mit Laptop-Akkus – vor allem weil Tesla einen sehr verbreiteten Formfaktor nutzt (18650), der tatsächlich für viele Anwendungen wie einfache Laptops genutzt wird.

Es wäre jedoch nicht sinnvoll, die preiswertesten Komponenten, die es gibt, für ein Elektroauto im Wert von 70.000 US-Dollar zu nutzen.

Es zählt, was drin ist

Lithium-Ionen sind eine breite Kategorie, die viele Batteriezellen-Stoffe einschließt und verschiedene chemische Stoffe mit unterschiedlichen Additiven haben verschiedene Leistungseigenschaften. Eine der wichtigsten Kennzahlen in Sachen Leistung ist die Lebensdauer der Batterie, da der Austausch einer Batterie eines Elektroautos unglaublich teuer ist. Verschiedene Temperaturen sind für Batteriezellen sehr schädlich und reduzieren ihre allgemeine Lebensdauer und Kapazität.

Tesla Powerwall. Quelle: Tesla

Die ersten Nissan Leafs hatten wegen der ausgewählten chemischen Stoffe Kapazitätsprobleme bei extremen Temperaturen. Außerdem hatte der japanische Autohersteller kein effektives Thermomanagement-System implementiert. Kunden in Gegenden mit einem warmen Klima wie Südkalifornien oder Arizona erlebten eine Minderung der Kapazität ihrer Batterien um fast 30 % innerhalb der ersten zwei Jahre.

Diese ersten Leafs hatten eine offizielle EPA-bewertete Reichweite von nur 73 Meilen, weswegen es für Kunden ein harter Verlust war, ein Viertel dieser Reichweite innerhalb so kurzer Zeit zu verlieren. Es gab anfänglich eine Sammelklage in diesem Zusammenhang, die Nissan im letzten Jahr geregelt hat (drei Jahre nach Beginn der Klage), nachdem die ursprünglich vorgeschlagene Vereinbarung abgelehnt wurde.

Party wie 2013

Ich bin zwar kein Batterie-Ingenieur oder spiele einen im Fernsehen, aber ich habe vor Kurzem eine fesselnde Präsentation von Jeff Dahn gesehen – ein Professor an der Dalhousie Universität und einer der führenden Batterie-Forschern. Um das klarzustellen, diese Präsentation ist vom Jahr 2013 und die Wettbewerbslandschaft hat sich sicherlich verändert, aber man sollte dennoch anerkennen, dass es verschiedene wissenschaftliche Ansätze zum Thema Lithium-Ionen gibt.

In der Präsentation gab es eine Folie, auf der 16 verschiedene Graphiken zu sehen waren. Es passiert darauf viel, aber jede Spalte repräsentiert eine andere Art von Lithium-Ionen-Zelle. Die Reihen zeigen die verschiedenen Temperaturen des Experiments. Die Daten zeigen die coulombische Effizienz verschiedener chemischer Stoffe mit der Zeit (an verschiedene Zyklen angepasst). Einfach gesagt: Niedriger ist besser, da es das Ziel ist, Ineffizienz über viele Temperaturen hinweg zu minimieren, um das Batterieleben zu maximieren.

Nachdem Dahn die Folie detailliert erklärt und die Chemie dahinter diskutiert hat, zeigte er Methoden, die verschiedene Autohersteller nutzten (im Jahr 2013):

Quelle: Waterloo Institute for Nanotechnology auf youtube

Sowohl Nissan als auch GMs Batterie-Partner LG Chem nutzten eine Mischung aus der zweiten (Nickel-Kobalt-Mangan) und vierten Spalte (Lithium-Mangan-Oxid) zu gleichwertigen Anteilen. Fisker nutzte Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen.

In dieser Zeit hat GM Thermomanagement angeboten, während Nissan das nicht tat. Tesla nutzte Stoffe, die der ersten Spalte ähnlich sind (Lithium-Kobalt-Oxid) kombiniert mit aktivem Thermomanagement.

Zurück in die Zukunft

Die Präsentation ist nun drei Jahre her und wahrscheinlich haben sich andere Auto- und Batteriehersteller angepasst. Ich würde annehmen, dass GM und LG Chem sich seither in eine bessere Richtung entwickelt haben.

Nissan lernte schnell aus seinen Fehlern und hat 2014 einen anderen chemischen Stoff in seinen Leaf eingebaut und Ersatzbatterien mit hitzeresistenten Zellen für 5.500 US-Dollar angeboten, was zu der Zeit tatsächlich ziemlich niedrig war. Nissan hat wahrscheinlich Verluste eingesteckt, um frühe Kunden zu befriedigen.

Letztes Jahr hat Tesla einen Vertrag mit Dahn abgeschlossen, der eine exklusive Partnerschaft über fünf Jahre einschließt und die Akkulaufzeit und ihre Leistung verbessern soll. Tesla wird Dahn und sein Team aus Master-Studenten unterstützen, obwohl keine finanziellen Details veröffentlicht wurden. Der Vertrag beginnt diesen Monat und folgt dem Ende eines anderen unternehmerischen Forschungsprojekts, an dem Dahn gearbeitet hat (kein anderer Autohersteller).

Wenn Tesla vor drei Jahren schon vorne lag, als die Gigafactory im Hinterkopf von Elon Musk war, wo glaubst du, steht der Elektroauto-Hersteller heute?