Kleiner und leichter sollen sie werden, schnell zu laden, lange haltbar und recyclingfähig – viele Anforderungen an Batterien, die mit der steigenden Zahl von Elektroautos immer wichtiger werden. IAV forscht seit 30 Jahren an Hochvolt-Akkus und will auch künftig zur weiteren Verbesserung der Technologie beitragen.

„Unser Ziel ist es, die Batterie ganzheitlich entwickeln und bewerten zu können“, sagt Jochen Schaeffner, Co-Abteilungsleiter Entwicklung Batteriesysteme bei IAV. „Von der Hardware und Zellchemie über die Konstruktionsweise, Batteriemanagementsysteme und Funktionsentwicklung streben wir dies an und sind auch schon aktiv in Projekten mit Gesamtverantwortung unterwegs.“

Gemeinsam mit dem Fraunhofer IKTS und Thyssenkrupp System Engineering hat IAV im Rahmen von Forschungsprojekten bis 2022 das innovative Konstruktionsprinzip „EMBATT“ entwickelt, mit dem großflächig und planar aufgebaute Bipolar-Batterien direkt ins Chassis eines Elektroautos integriert werden können. Unter dem Einsatz moderner Aktivmaterialien sorgt die neuartige Technologie für eine höhere Speicherkapazität und höhere Reichweite des Fahrzeugs.

Ausgangspunkt der Entwicklung von Hochvolt-Batterien bei IAV war ein Blei-Gel-Akku, der 1993 als Prototyp aufgebaut wurde, erinnert sich Karsten Müller, Fachbereichsleiter Elektrifizierung Systemintegration und seit 2008 bei IAV. Mit den für die EMBATT-Technologie relevanten Lithium-Ionen-Batterien beschäftigt sich das Unternehmen bereits seit 2005 – und brachte deren Vorläufer, sogenannte Nickel-Metallhydrid-Akkus, erstmals 2011 in Serienfahrzeuge, so Müller.

Seitdem hat IAV seine Expertise in der Batterieentwicklung Schritt für Schritt erweitert und verwendet heute modernste Entwicklungsverfahren, wie beispielsweise „Digitale Zwillinge“ im Berliner Zellforschungs- und Materiallabor, auch um die Zellchemie und Materialpaarungen zu optimieren.

„Die elektrochemische Simulation haben wir im Labor inzwischen fest etabliert und auch beim Kunden effektiv im Einsatz“, so Schaeffner.

Weitere Meilensteine waren 2011 die Inbetriebnahme der ersten Prüfstände für HV-Batterien am Standort Stollberg; 2017 der Aufbau zweier elektrifizierter und mit Fahrerassistenzsystemen ausgerüsteter 40 Tonner-Sattelzugmaschinen im Rahmen des Forschungsprojekts „eJIT“ sowie 2021 und 2022 die Konzepte für eine Batterie im umweltschonenden „Eco-Design“ mit Einspareffekten bei Kosten und CO2, sowie einer gezielt auf „Second Life“ ausgerichteten Bauweise.

Mit Blickrichtung Zukunft ist IAV selbstbewusst genug, eine führende Position im Wettbewerb um die Gesamtentwicklung der Batterie anzustreben. Gleichzeitig weiß das Unternehmen um die damit verbundenen großen Aufgaben.

„Die Herausforderung besteht zum einen darin, dass mit der E-Mobilität in unfassbar kurzer Zeit eine Massenproduktion hochgefahren werden muss“, so Schaeffner. „Und aus technologischer Sicht ganz klar das Thema Kosten – die Entwicklung muss günstiger werden. Und dazu noch Haltbarkeit, Ladefähigkeit und Nachhaltigkeit der Batterie berücksichtigen.“