Lithium-Ionen-Batterien

„Der Schwefelsäure-Geruch verschwindet“

Effizient, leistungsstark und als Energiequelle für Elektromotoren und Elektronikgeräte besonders gut geeignet: Die KION Group setzt auf Lithium-Ionen-Batterien.

2015-04-14

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Die Idee ist verlockend: Eine Batterie, die nicht gewechselt werden muss, höhere Leistung bringt und sich schnell wieder aufladen lässt. Klingt vertraut? In vielen elektrischen Alltagsgeräten wechseln wir schon heute keine Bleisäurebatterien mehr, sondern nutzen die effizienteren Lithium-Ionen-Akkus: Sie stecken in Smartphones, Akkuschraubern oder Digitalkameras. „Jeder kennt sie“, fasst Harald Will, Chief Technology Officer bei Linde Material Handling, zusammen. „Aber wenn es um Lagertechnik geht, schrecken trotzdem noch viele Kunden vor dem höheren Preis zurück. Und das heißt auch, eigentlich kennen sie die Vorteile eben doch nicht.“


Bei Elektronutzfahrzeugen wie etwa Gabelstaplern wartet die Lithium-Ionen-Batterie bislang auf ihren Durchbruch. Hier kommt der Strom noch überwiegend aus Bleisäurebatterien, die eine aufwändige Infrastruktur erfordern: Es braucht Räume zum Wechseln, Plätze zum Lagern, Geräte, um mit den Batterien hantieren zu können – und insgesamt viele Arbeitsschritte, die Aufwand und Zeit kosten. Rechnet man all das zusammen, dann steht die Lithium-Ionen-Batterie trotz ihres höheren Preises schon heute nicht schlecht da.

Lithium-Ionen-Technologie lohnt sich schon heute

Und das ist noch nicht alles: Li-Ionen-Batterien sind effizienter und haben obendrein einen deutlich höheren Wirkungsgrad: Für die gleiche Leistung müssen sie um etwa ein Drittel weniger aufgeladen werden als Bleisäurebatterien, weil sie weniger verbrauchen. „Unsere Untersuchungen zeigen, dass sich für etwa einen Drittel der Einsätze die Lithium-Ionen-Akkus jetzt schon lohnen“, sagt Will. Vor allem wenn es um schwere Einsätze geht, bei denen sonst in der gleichen Zeit zwei oder sogar drei Bleisäurebatterien verbraucht würden: Schichtbetriebe in Logistikfirmen zum Beispiel, oder Einsätze unter besonders harten Umgebungsbedingungen wie in Gießereien oder Metallfabriken.


Eine Lithium-Ionen-Batterie funktioniert, vereinfacht gesagt, folgendermaßen: Lithiumionen wandern zwischen Anode und Kathode hin und her, die jeweils aus Lithium-Metalloxid und Graphit bestehen – daraus entsteht Strom. Aber selbst an diesen Werkstoffen wird derzeit noch geforscht: „Es kann gut sein, dass es in fünf Jahren ganz andere Anoden und Kathoden gibt, die noch leichter sind, oder noch länger halten“, sagt Will. Bei der Li-Ionen-Batterie ist aktuell einiges im Fluss, und vieles scheint möglich. Gerade das macht sie auch als Zukunftstechnologie so attraktiv und vielversprechend.

Zukunftstechnologie: Jeder forscht mit

„Wenn man sich mit Autobauern unterhält, sind sie schon heute überzeugt, dass sich die Batterie noch sehr stark weiterentwickeln wird“, sagt Hagen Adam, Director Product Development bei STILL. „Es gibt keinen Grund, warum die Elektromobilität dauerhaft teurer sein sollte als andere Antriebe.“ Weder spezielle Materialien noch besonders aufwändige Fertigung treiben hier die Kosten nach oben, der aktuelle Preis spiegele nur den üblichen Beginn der Preiskurve einer neuen Technologie wider. Und diese Kurve wird nach unten zeigen, sobald mehr produziert wird – da ist Adam zuversichtlich.


Die Nachfrage zieht jetzt schon an. Vor allem gibt es viel Neugier: „Es sind mehr interessierte Kunden, als ich erwartet hätte“, sagt Adam. Kein Wunder also, dass derzeit zahlreiche Firmen zum Fortschritt der Batterietechnologie beitragen: Chemieunternehmen forschen an den besten Werkstoffen, Batteriehersteller bringen eigene Modelle auf den Markt. Die entscheidende Schnittstelle aber ist dort, wo die Batterie mit dem Fahrzeug verknüpft wird: „Die Zellen zusammenzubauen, Rückspeiseströme zu managen – das ist unser Job“, fasst Will zusammen. Die Lithium-Ionen-Batterie muss korrekt verschaltet werden, damit sie auch tatsächlich effizient genutzt werden und vor allem rundum sicher funktionieren kann. In diesem Teil der Entwicklung ist die KION Group ganz vorne mit dabei: „Wir glauben, dass unsere Technik aktuell moderner ist als die der Wettbewerber“, sagt Will.

Wie soll der Stapler der Zukunft aussehen?

Schon sehr bald könnte bei der Nachfrage alles ganz schnell gehen. Dann werden Firmen, die bereits jetzt für die Serienreife planen, im Vorteil sein: „Für Kunden, die die Lithium-Ionen-Technologie nutzen möchten, wird es dann interessant, wenn sie den Betrieb gleich komplett umstellen können“, hat Adam festgestellt: Wozu zwei verschiedene Infrastrukturen bereithalten? Ein Großprojekt der KION Group ist es daher, für alle Fahrzeuge der Premiummarken Linde und STILL eine Lithium-Ionen-Variante zu entwickeln. Man rechnet bereits 2018 damit, dass 75 Prozent aller KION Elektro-Fahrzeuge auf diese Weise angetrieben werden. Vorerst werden verschiedene Antriebe auf derselben Plattform montiert, das erlaubt größtmögliche Flexibilität. „Sobald wir aber größere Stückzahlen erreicht haben, wird es wirklich interessant“, sagt Adam. Dann nämlich wäre die Lithium-Ionen-Batterie auch in anderen Größen und Formen als die der klassischen Bleisäurebatterie denkbar. Und Ingenieure könnten völlig anders planen, freut sich Adam: „Was haben wir uns schon immer von einem Stapler gewünscht, und konnten es nicht umsetzen, weil die Batterie im Weg war?“


Eine Frage gilt es noch zu klären: Wie werden die Batterien am besten aufgeladen? Auch hier gibt es ganz verschiedene Möglichkeiten, die viel Platz für Innovation lassen: die Steckdose in der Wand, das Ladegerät an Bord oder – als die vielleicht spannendste Variante – die Induktionsladung: Fahrzeuge könnten beim Parken über eine Bodenplatte aufgeladen werden, oder sogar während des Fahrens über Induktionsstreifen. Möglich ist das schon heute, bis zur Serienreife ist allerdings noch einiges zu tun. Der restliche Fortschritt aber ist technologisch kein echtes Problem, weder eine höhere Spannung noch eine größere Reichweite. Die Ingenieure bei STILL und Linde sind zuversichtlich, diese Herausforderungen bewältigen zu können. Das Lager der Zukunft ist nur noch eine Frage der Zeit: keine Batteriewechselplätze mehr, dafür mehr Platz. „Und der Geruch der Schwefelsäure wird verschwinden“, prognostiziert Adam.

Antrieb unterstützt die Automatisierung

Die Lithium-Ionen-Batterie kann dann auch Antrieb für eine weitere Entwicklung werden: Stichwort „Industrie 4.0“, Automatisierung der Warenlager. Auf den ersten Blick scheint es zwar eher unerheblich zu sein, wie die vollautomatisch bewegten und kommunizierenden Fahrzeuge angetrieben werden. „Aber wenn ein Routenzug eben nicht mehr zum Tanken stoppen muss, sondern induktiv aufgeladen werden kann, dann kann er auch tatsächlich rund um die Uhr automatisiert fahren“, sagt Will. So unterstützen sich die beiden großen Zukunftstrends gegenseitig.