Akkutechnik: CATLs Qilin-Batterie schlägt Teslas 4680-Akku deutlich

Der größte Akku-Hersteller der Welt hat seine Akkupacks weiter optimiert und stellt damit Teslas alte 4680-Technik in den Schatten.

Eine Analyse von Frank Wunderlich-Pfeiffer veröffentlicht am 24. Juni 2022, 7:00 Uhr

CATL scheut keinen Vergleich mit Tesla. (Bild: CATL / Screenshot: Golem.de)

255 Wh/kg, in 10 Minuten Ladezeit von 10 bis 80 Prozent, mögliche Reichweiten über 1.000 Kilometer - die Akkupacks der dritten Generation der Cell-to-Pack-Technologie (CTP) von CATL soll halten, was andere nur versprechen. Dahinter steht kein radikaler Technologiesprung wie ein Festkörperakku, sondern ein immer besseres Verständnis im Umgang mit herkömmlichen Akkus und die Optimierung der Konstruktionstechnik. Der mit 33 Prozent Marktanteil größte Akkuhersteller der Welt will sie laut einer Pressemeldung 2023 auf den chinesischen Markt bringen.

72 Prozent des Volumens im Akkupack wird von den Akkuzellen eingenommen, die sogenannte Integrationseffizienz. Das ist ein unerhört guter Wert, besonders in Verbindung mit den temperaturempfindlichen nickelreichen Akkuzellen, die für die hohe Energiedichte notwendig sind. Zum Vergleich: Das Akkupack von Teslas Model 3 kommt etwa mit den 2170-Zellen nur auf ungefähr 40 Prozent.

Selbst bei der Blade Battery der CATL-Konkurrenzfirma BYD sind es nur etwa 64 Prozent. CATL schätzt die Integrationseffizienz von Teslas 4680-Akkupack ähnlich hoch auf 63 Prozent. Damit sind Qilin-Akkupacks bei gleicher Kapazität 13 Prozent kleiner als Teslas 4680-Packs, wenn sie identische Akkuchemie verwenden. Der einzige Vorteil von Teslas Akkupack ist dessen etwas höhere Steifigkeit durch die verklebten zylindrischen Zellen. Selbst die 15-minütige Ladedauer bis 80 Prozent ist mit den 4680-Zellen länger als die 10 Minuten des Qilin-Akkupacks.

Akkus werden von allen Seiten gekühlt

Möglich wird dies durch ein Kühlkonzept, in dem nicht nur der Boden der Akkuzelle über eine Kühlplatte gekühlt wird, sondern alle Seitenflächen der Zellen. Das erhöht nicht nur den Wärmetransfer von der Akkuzelle zur Kühlflüssigkeit, sondern stellt auch eine Wärmebarriere zwischen den Akkuzellen her. Die ist notwendig, weil sich nickelreiche Akkuzellen mit hoher Energiedichte ab einer Temperatur von etwa 200 Grad Celsius zersetzen und dabei schnell selbst aufheizen können. Dabei können sie benachbarte Zellen mit aufheizen.

Die Kühlflüssigkeit nimmt die extreme Wärme auf, leitet sie ab und verhindert so die Ausbreitung einer Kettenreaktion, die alle Akkuzellen im Pack zerstören kann. In älteren Akkupacks befindet sich statt der Kühlkörper ein wärmeisolierender Schaum als Wärmebarriere zwischen den Akkuzellen. Dieser Schaum nimmt zusätzliches Volumen ein, genauso wie die Kühlplatte im Boden, die mit der Technik von CATL auch entfällt. Die bei Herstellern wie Tesla gebräuchlichen runden Zellen haben außerdem die rein geometrischen Nachteile, dass immer ungenutzte dreieckige Lücken zwischen benachbarten Zellen bleiben und seitliche Kühlkörper nur einen kleinen Teil der Seitenfläche kühlen können.

Große Reichweite braucht keine Festkörperakkus

Dahinter steht Entwicklungsarbeit und Modellierung, um die Kühlung und Sicherheit der Akkuzellen zu garantieren und möglichst viele Funktionen in bestehende Strukturen zu integrieren. Im Ergebnis kann CATL durch die effiziente Kühlung ein schnellladbares Akkupack mit herkömmlichen Akkuzellen und einer Energiedichte über 250 Wh/kg und 450 Wh/l bauen, was zuvor bestenfalls Akkupacks mit hitzeresistenten Festkörperakkus zugetraut wurde.

Die gleiche Konstruktion soll nach älteren Angaben von CATL auch LFP-Akkupacks mit mehr als 160 Wh/kg und 290 Wh/l möglich machen. Das ist vergleichbar mit den besten Akkupacks aktueller Elektrofahrzeuge mit Reichweiten von 500 bis 600 km. Ein sprunghafter Anstieg der Reichweite von kommerziellen Elektroautos sollte zunächst dennoch nicht erwartet werden, denn für die Massenproduktion gibt es durch die aktuelle Rohstoffknappheit schlicht nicht genug Akkuzellen.

Trotzdem ist die neue Technik weder Verschwendung noch Luxus oder reine Zukunftsmusik. Sie macht die chinesischen Hersteller beim Bau von Autos flexibler und konkurrenzfähiger als je zuvor.