Die entscheidenden Batterieparameter, die sich bei Elektroautos ändern können: 381 Wh/kg und eine Reichweite von bis zu 1.000 km

Vor nur wenigen Tagen haben wir über den wichtigen Schritt gesprochen, den ProLogium unternommen hat, indem es mit der Serienproduktion seiner neuen Gen 3.5-Batterie begonnen hat – eine Batterie mit einer Energiedichte von 381 Wh/kg und 903 Wh/l auf Zellenebene. In diesem Artikel haben wir die Technologie sowie deren Beziehung zu Mercedes-Benz erläutert und die enorme Herausforderung beschrieben, eine Batterie mit solchen Eigenschaften von einer noch begrenzten Produktionslinie in die Massenproduktion von Elektrofahrzeugen zu bringen.

Aber es gibt eine Frage, die sich alle stellen: Was bedeuten diese 381 Wh/kg tatsächlich für Elektrofahrzeuge? Für viele ist die Zahl auf dem Papier beeindruckend, für andere völlig unverständlich – schließlich bedeutet sie allein noch nicht, dass morgen bereits Fahrzeuge verfügbar sein werden, die mit einer Ladung 1.000 Kilometer zurücklegen können.

Der Grund ist einfach. Die 381 Wh/kg beziehen sich auf die Zelle, während ein vollständiges Paket auch eine Struktur, Kühlsysteme, Verbindungen, Schutzsysteme sowie elektronische Steuerungseinheiten umfassen muss. All diese Komponenten erhöhen das Gewicht und führen dazu, dass die endgültige Energiedichte geringer ausfällt. Deshalb ist es, um den wahren Einfluss dieser Technologie zu beurteilen, viel interessanter, sich vorzustellen, was passieren würde, wenn ein erheblicher Teil dieses Vorteils schließlich im Paket zum Tragen käme.

Derzeit haben die besten Batteriearchitekturen bereits einen erheblichen Unterschied zwischen der Zelldichte und der Dichte des im Auto installierten Gesamtsystems verringert. CATL gibt beispielsweise für seine Qilin NMC-Batterie eine Zelldichte von bis zu 330 Wh/kg sowie eine Packdichte von 265 Wh/kg an. Das ist ein bedeutender Unterschied, zeigt aber auch, dass immer mehr der gespeicherten Energie im Fahrzeug genutzt werden kann.

Falls eine feste Batterie in Zukunft auf einem Pack-Niveau von etwa 300 Wh/kg erreichen könnte, wären die Möglichkeiten enorm. Eine 80 kWh starke Batterie, die heute etwa 400 Kilogramm wiegt, könnte dieselbe Energiemenge mit nur rund 267 Kilogramm speichern. Oder bei einem Gewicht von etwa 400 Kilogramm könnte sie nahezu 120 kWh speichern.

Und hier zeigt sich die erste große Konsequenz: Die Hersteller müssen den gesamten Dichtigkeitsvorteil nicht unbedingt dazu nutzen, die Reichweite zu erhöhen. Ein Teil könnte stattdessen zur Verringerung des Fahrzeuggewichts eingesetzt werden, was wiederum den Verbrauch senken und es ermöglichen würde, mit derselben Energiemenge mehr Kilometer zurückzulegen.

Mit anderen Worten kann eine dichtere Batterie einen Multiplikatoreffekt erzielen. Weniger Gewicht bedeutet geringeren Energieverbrauch; geringerer Verbrauch bedeutet, dass eine bestimmte Kapazität es ermöglicht, mehr Kilometer zurückzulegen; und das kann den Einbau weiterer Batterien überflüssig machen.

Bis wohin könnten die aktuellen Elektroautos gelangen?

Wir können diese Zahlen auf bereits existierende Modelle übertragen. Stellen wir uns ein Elektroauto vor, das derzeit eine Batterie mit etwa 80 kWh verwendet und dank guter Aerodynamik sowie geringem Verbrauch eine homologierte Reichweite von rund 500 Kilometern erreicht. Wenn es eine Batterie mit 100 kWh nutzen könnte, ohne sein aktuelles Gewicht wesentlich zu erhöhen, könnte die Reichweite erheblich steigen.

Es wäre nicht abwegig, bei effizienten Modellen von einer homologierten Reichweite von 600–700 Kilometern auszugehen, während Elektrolimousinen mit besonders guter Aerodynamik eine Reichweite von nahezu 800 Kilometern erreichen könnten. Bei den effizientesten Fahrzeugen könnte eine Batterie mit 120 kWh sogar zu Reichweiten in der Nähe von 1.000 Kilometern führen, wobei hier viele weitere Faktoren eine Rolle spielen.

Der Verbrauch ist genau das Element, das bestimmt, wie weit diese Technologie kommen kann. Ein Limousinenmodell, das 13 kWh/100 km verbraucht, benötigt unter idealen Bedingungen 104 kWh, um 800 Kilometer zurückzulegen. Ein großes SUV, das 20 kWh/100 km verbraucht, bräuchte 160 kWh, um dieselbe Strecke zu bewältigen.

Deshalb werden wir nicht automatisch elektrische SUV mit einer Reichweite von 1.000 Kilometern sehen, nur weil es Batterien mit einer Energiedichte von 381 Wh/kg gibt. Die Energiedichte löst zwar einen Teil des Problems, doch Aerodynamik, Reifen, Gewicht, Temperatur sowie die Effizienz des Antriebssystems bleiben weiterhin entscheidend.

Ein gutes Beispiel dafür, was durch die Kombination all dieser Elemente erreicht werden kann, ist der Mercedes-Benz VISION EQXX. Das Prototypfahrzeug des deutschen Herstellers schaffte es, dank eines außergewöhnlich niedrigen Verbrauchs und einer relativ kompakten Batterie mehr als 1.000 Kilometer auf der Straße zurückzulegen. Bei einem seiner Tests verzeichnete Mercedes-Benz einen Verbrauch von lediglich 8,7 kWh/100 km.

Mit einer viel dichteren Batterietechnologie könnte dieses Konzept in ein Serienfahrzeug übertragen werden. Es wäre nicht notwendig, eine riesige Batterie zu verbauen, um eine enorme Reichweite zu erreichen. Eine Batterie mit 100–120 kWh in einem äußerst effizienten Limousinenmodell könnte ausreichen, um Werte zu erreichen, die bis vor Kurzem nur Prototypen vorbehalten waren.

Aber wahrscheinlich wird der wichtigste Wandel ein anderer sein: Elektroautos müssen nicht unbedingt immer größere Batterien haben.

In den letzten Jahren haben wir eine stetige Zunahme der Kapazität der Batteriepakete beobachtet. Die größten Modelle überschreiten bereits 100 kWh, und einige Hersteller setzen sogar auf noch höhere Kapazitäten, um eine lange Reichweite zu bieten. Der Einsatz viel dichterer Batterien könnte diese Entwicklung ändern.

Anstelle eines Sprungs von 80 auf 120 kWh zur Erhöhung der Reichweite könnte ein Hersteller eine Batterie mit 80–90 kWh beibehalten und ihr Gewicht erheblich verringern. Das hätte Vorteile hinsichtlich Verbrauch, Leistung, dynamischen Verhaltens und Effizienz. Zudem würde es ermöglichen, die Menge an Materialien, die für jedes Auto benötigt werden, zu reduzieren.

Die von ProLogium angegebene Volumendichte von 903 Wh/l eröffnet außerdem eine weitere Möglichkeit. In einem Elektroauto ist der für die Batterie verfügbare Raum begrenzt, und eine höhere Energiemenge im selben Volumen ermöglicht es, die Kapazität zu erhöhen, ohne mehr Platz unter dem Fahrzeuginneren einnehmen zu müssen.

Auch die Schnellladung könnte von dieser Entwicklung profitieren. Eine Batterie mit höherer Energiedichte kann es ermöglichen, nach einer relativ kurzen Pause weiterhin eine größere Reichweite zu haben, vorausgesetzt der Hersteller schafft es, sie mit hoher Ladeleistung sowie einer angemessenen Wärmeverwaltung zu kombinieren.

Hier ist besondere Vorsicht geboten. ProLogium hat Leistungen für eine schnelle Ladung angekündigt, doch wir müssen noch erfahren, wie sich ein vollständiges Paket im Auto über Tausende von Zyklen hinweg, im Winter und Sommer sowie nach Jahren der Nutzung verhalten wird. Die wahre Prüfung einer Batterie liegt nicht nur darin, wie viel Energie sie beim Kauf enthält, sondern auch darin, wie viel sie nach langer Zeit noch speichern kann.

Und genau das wird die nächste große Herausforderung für ProLogium sein. Die Gen 3.5 hat bereits eine wichtige Hürde genommen, indem sie in die Serienproduktion ging, doch die Fabrik in Taoyuan arbeitet immer noch im kleinen Maßstab im Vergleich zu den riesigen Anlagen herkömmlicher Batterien. Der nächste Schritt besteht darin, diese Zellen in großen Mengen mit einheitlicher Qualität und zu einem Preis herzustellen, der es ermöglicht, sie in Autos einzusetzen, die keine Luxusmodelle sind.

Die zukünftige Fabrik in Dunkerque wird in diesem Zusammenhang besonders wichtig sein. Die erste Phase umfasst eine Kapazität von 4 GWh, und das Projekt ist so konzipiert, dass bis zu 44 GWh erreicht werden können. Sollte das Unternehmen es schaffen, die Eigenschaften der Gen 3.5 dorthin zu übertragen und die Kosten unter Kontrolle zu halten, hätten wir es mit einer weitaus bedeutenderen Demonstration zu tun als mit irgendwelchen Zahlen, die bei einer einzelnen Zelle erzielt werden.

Und hier tritt Mercedes-Benz wieder in Erscheinung. Die deutsche Marke pflegt seit 2022 eine technologische Zusammenarbeit mit ProLogium und arbeitet bereits seit Jahren an Batterien neuer Generation. Sollte diese Technologie die industriellen Prüfungen bestehen, wird Mercedes zu einem der Hersteller sein, die am meisten Interesse daran haben könnten, den Dichtesteigerungsschritt für ihre zukünftigen Elektroautos zu nutzen.

Daher sollten die 381 Wh/kg nicht als unmittelbares Versprechen von Elektroautos mit einer Reichweite von 1.000 Kilometern interpretiert werden. Sie sind etwas Interessanteres: ein Zeichen dafür, dass die Branche allmählich einen Punkt erreicht, an dem die Energiedichte nicht nur die Reichweite, sondern auch das Gewicht, die Größe und die Effizienz von Elektroautos verändern kann.

Falls ein erheblicher Teil dieser 381 Wh/kg tatsächlich im Akku landet, könnte ein Auto mit einer heutigen Reichweite von 500 Kilometern auf 600–700 Kilometer hoffen, ohne sein Gewicht allzu stark zu erhöhen. Die effizientesten Modelle könnten sich einer Reichweite von 800 Kilometern nähern, und bei einer besonders günstigen Kombination aus Aerodynamik, Verbrauch und Kapazität könnten 1.000 Kilometer nicht länger nur einer Zahl für Prototypen vorbehalten bleiben.

Das ist das eigentliche Interesse an der ProLogium-Batterie. Es geht nicht einfach darum, durch mehr kWh mehr Kilometer zu erreichen, sondern vielmehr darum, dass jedes Kilo und jeder Liter der Batterie viel mehr speichern können. Und wenn die Industrie diesen Vorteil der Zelle in einen echten Vorteil für das gesamte Auto umwandeln kann, könnte der Sprung viel größer sein, als es eine einfache Zahl in Wh/kg vermuten lässt.