Super-Aluminium-Batterie von Tesla fürs Model 2?

Unter 45 Dollar (aktuell umgerechnet zirka 38 Euro) pro kWh, 1.500 km Reichweite, 15.000 Ladezyklen, kälteunempfindlich – so lauten die Versprechen, die in Sachen Aluminiumionen-Batterie durch Social Media geistern. Sogar eine angeblich geheime Entwicklung für ein Tesla Model 2 macht die Runde. Daniel Messling und Patrick von Rosen, die Hosts des Podcasts "Geladen", ergründen in der Folge vom 28. September den aktuellen Stand der Forschung zu dieser Wunderbatterie. Messling und Patrick von Rosen sind im Exzellenzcluster POLiS sowie im Helmholtz-Institut Ulm für Kommunikation und Marketing verantwortlich. POLiS (Post Lithium Storage) ist ein Forschungsverbund.

Was Aluminiumionen-Batterien ausmacht

Tragendes Ionen-Medium ist Aluminium (Al³⁺) – ein multivalentes Ion, pro in der Elektrode eingelagertem Ion sind also drei Elektronen übertragbar. Theoretisch klingt das nach einem Kapazitäts-Boost gegenüber Lithium (Li⁺) oder Natrium (Na⁺), die jeweils nur eine Ladung tragen. In der Praxis ist Al³⁺ jedoch stark solvatisiert: Es bewegt sich als großer, schwerer Ionenverband durch den Elektrolyten – das verlangsamt die Diffusion in die Elektroden und bremst die Leistung.

Energiedichte: Metall vs. Zelle

Aluminium weist zirka 8.000 Milliamperestunden (mAh)/cm³ als theoretische volumetrische Kapazität auf – beeindruckend. Aber dieser Wert bezieht sich nur auf das Metall der Anode, nicht auf die gesamte Zelle. Gleichzeitig liefern Alu-Systeme niedrigere Zellspannungen (typisch rund 1,2 bis 2,5 V) als Lithiumionen (rund 3,2 bis 3,7 V). In Summe verpufft der rechnerische Dichte-Vorteil weitgehend: Heutige Aluminiumionen-Laborzellen schaffen hochgerechnet eher 300 bis 350 Wattstunden (Wh)/kg – Lithiumionen-Zellen haben im Labor schon 700 Wh/kg erreicht.

Materialien und Elektrolyt bei Aluminiumionen-Akkus

• Anode: meist eine dünne Aluminium-Folie.
• Elektrolyt: häufig Aluminiumchlorid + organisches Chlorid-Salz (ionische Flüssigkeit, bei Raumtemperatur flüssig); es wird auch an festen Elektrolyten (zum Beispiel Polymeren) geforscht.
• Kathode: Kohlenstoff/Graphit, Metalloxide, Graphen (zweidimensionale Kohlenstoff-Modifikation).
• Knackpunkte: Elektrolyt-Stabilität (teils korrosiv und kostenkritisch) und Materialprobleme auf der Kathodenseite bei der Ein-/Auslagerung von Al³⁺.

Performance: Stand der Forschung

• Zyklenfestigkeit: Es gibt Berichte über 5.000 Lade-Entalde-Zyklen (teils mit 10 Zyklen/Stunde) bei zirka 88 Prozent Restkapazität – allerdings unter Labor- und Spezialbedingungen (beispielsweise bei für Fahrzeugantriebe unpraktikablen Betriebstemperaturen von 180 Grad Celsius).
• Fester Elektrolyt: Forscher melden Versuche mit Aluminiumsalz-Fluorid und einem Additiv, bei denen nach 10.000 Zyklen weniger als 1 Prozent Akku-Kapazitätsverlust auftritt. Außerdem soll der experimentelle Elektrolyt Temperaturschwankungen aushalten – allerdings ist eine Serienreife nicht mal ansatzweise in Sicht.

Kosten & Verfügbarkeit: verlockend – aber nicht entscheidend

Aluminium ist das häufigste Metall und das dritthäufigste Element der Erdkruste – und somit sehr günstig. Eine Tonne Roh-Aluminium kostet etwa 2.000 bis 2.500 Dollar pro Tonne (1.703 bis 2.129 Euro). Zum Vergleich: Lithium kostet 10.000 Dollar pro Tonne (8.520 Euro), Nickel 15.000 Dollar pro Tonne (12.775 Euro) und Kobalt sogar etwa 33.000 Dollar pro Tonne (28.106 Euro). Das klingt nach Vorteilen bei Preis und Verfügbarkeit – doch den Zellpreis bestimmt nicht nur das Anodenmetall – Elektrolyt, Prozessierung, Sicherheit und Qualität sind ebenfalls signifikante Kostenfaktoren.

Langlebigkeit, Sicherheit, Schnellladen

Als große Potenziale der Aluminiumionen-Batterie gelten eine lange Lebensdauer, eine stabile Chemie, geringere Reaktivität als Lithium-Metall und somit eine gute Sicherheitsperspektive. Gleichzeitig stehen aber Schnellladefähigkeit, Kapazität und Zyklenzahl in realitätsnahen Bedingungen unter Beweisdruck. So sieht Maximilian Fichtner, Professor für Festkörperchemie an der Universität Ulm, abseits der Rohstoffverfügbarkeit, aktuell bei Aluminiumionen-Batterien wenig Erfreuliches: Die Forschungs-Ergebnisse seien bislang "bescheiden" – schwache Kapazitäten, korrosiver Elektrolyt, begrenzte Langzeitstabilität trüben die Aussichten.

Tesla-Gerüchte: mehr Wunsch als Wirklichkeit

Geheime Aluminiumionen-Zellen für ein Tesla Model 2, das 2026 auf den Markt kommt, mit einer Ladung 1.500 Kilometer weit fährt, vier Millionen Kilometer Gesamtlebensdauer hat und zirka 10.000 Dollar (8.520 Euro) kosten soll? Solche Gerüchte entbehren jeder Grundlage. In der Forschung sind solche Parameter bisher nicht erreicht und Tesla hat nichts Offizielles dazu veröffentlicht – keine offiziellen Statements, keine unabhängigen Messdaten. Die Parallele zum Hype ums autonome Fahren drängt sich auf: Social läuft heiß, die Realität kühlt ab.

Im Teaserbild: Lithiumionen-Cell-to-Pack-Akku von BYD.