Was können die Wunderakkus von Quantumscape?

Es ist der heilige Gral der Akku-Forschung: Ein Stromspeicher, der sich schnell laden lässt, bei frostigen Temperaturen funktioniert, äußerst langlebig ist und auch noch reichweitenstark, zugleich leicht und hitzebeständig. Der außerdem nicht gekühlt werden muss und sich auch noch günstig produzieren lässt. Das Start-up Quantumscape aus dem Silicon Valley, gegründet von Stanford-Wissenschaftlern, behauptet nun nach zehnjähriger Kleinarbeit, Hunderten Millionen Dollar an Investitionen und mehr als zwei Millionen Tests, diesen Gral nicht nur ausfindig gemacht zu haben. Sondern ihn bis 2024 mit Hilfe von Volkswagen in größeren Stückzahlen herstellen zu können. Und zwar in herkömmlichen Akkufabriken, deren Anlagen nur leicht modifiziert werden müssten. In einem Werk in Salzgitter experimentiert Volkswagen mit den Akkus bereits.

Am Dienstag präsentierten Quantumscape-CEO Jagdeep Singh und sein Team erstmals Testdaten. Demnach lässt sich ihr Akku statt in einer Stunde in unter 15 Minuten auf 80 Prozent der Kapazität laden. Er funktioniert auch bei Temperaturen von minus 30 Grad ohne großen Leistungsabfall und hält extremer interner Hitzeentwicklung stand, ohne Feuer zu fangen. Es wäre ein Durchbruch für die Elektromobilität, nicht nur für Autos, sondern auch für Flugzeuge. Fast zu gut, um wahr zu sein.

Stan Whittingham, der Miterfinder des Lithium-Ionen-Akkus, ist stets skeptisch, was große Fortschritte in der Batterieforschung angeht. „Ich glaube erstmal gar nichts, was über Akkus geschrieben wird“, sagt der Chemieprofessor, der an der Binghamton Universität in New York lehrt. „Das ist mittlerweile so etwas wie Schlangenöl als angebliches Wundermittel.“ Doch die Daten von Quantumscape haben den Nobelpreisträger für Chemie beeindruckt: „Das ist ein Durchbruch“, sagt er.

Möglich wird dieser mit einer sogenannten Festkörperbatterie, die aus Lithium-Metall besteht und keine klassische Anode aus Graphit benötigt. Die Idee ist clever: Die Anode formt sich aus Lithium-Metall, wenn der Akku geladen wird. Weil das Material eine hohe Energiedichte erlaubt, soll die Kapazität doppelt so hoch sein wie bei den derzeitigen Lithium-Ionen-Akkus.

Whittingham kennt Akkus aus Lithium-Metall gut. Er forscht selbst seit über einem halben Jahrhundert an ihnen. Bereits in den Siebzigerjahren hätte er bei ExxonMobil so einen Akku mit höchster Energiedichte entwickelt. Die Bemühungen habe er allerdings wieder eingestellt, weil der Akku nur wenige Ladezyklen hielt. Probleme bereiten sogenannte Dendriten, kleinste elektrochemische Ablagerungen, die sich beim Laden und Entladen bilden und Kurzschlüsse auslösen.

„Wir haben dieses Problem mit einem speziellen Keramik-Material in den Griff bekommen“, erklärt nun Quantumscape-Chef Singh. Noch muss das Start-up allerdings beweisen, dass es die so beschichten Zellen in großen Stückzahlen und geringer Ausschussquote herstellen kann. Denn bei der Fertigung gilt es, auch die allerkleinste Unreinheit zu vermeiden.

Sollte das gelingen, würde es das Kräfteverhältnis in der Fahrzeugbranche stark beeinflussen. Quantumscape ist die kühnste und wichtigste Wette des Volkswagenkonzerns, der mit seinem Akku-Zar Frank Blome und dem ehemaligen Forschungschef Jürgen Leohold gleich zwei Topmanager in den Aufsichtsrat des Start-ups schickte. Zwar will Quantumscape mit der Technologie langfristig alle Interessenten beliefern. Doch Volkswagen, dem ein Drittel des Start-ups gehört, hat das Recht, wie Singh gegenüber der WirtschaftsWoche bestätigt, diese Technologie als erstes Unternehmen einsetzen zu dürfen.

2024, sagte Jürgen Leohold am Dienstag, könnte man so weit sein. Der kürzlich in den Ruhestand gegangene VW-Forschungsmanager sieht die Quantumscape-Batterie zunächst in hochpreisigen Fahrzeugen. Aus seiner Sicht sei es extrem wichtig, dass der Akku brandsicher ist, um im Massenmarkt eingesetzt werden zu können.

An großen Namen mangelt es dem Start-up übrigens nicht. Neben Volkswagen, das fast 400 Millionen Dollar investiert hat, setzen Bill Gates und namhafte Silicon-Valley-Wagniskapitalgeber wie Kleiner Perkins auf Quantumscape. Kleiner-Perkins-Chef John Doerr, bekannt als Entdecker von Amazon und Finanzierer von Google, kümmert sich höchstpersönlich um das Unternehmen.

Die Investition hat sich für die Gesellschafter finanziell bereits gelohnt. Ende November ist Quantumscape mithilfe eines Börsenmantel-Unternehmens namens Kensington an die Börse gegangen und firmiert momentan auf dem New Yorker Parkett. Am Dienstag überschritt Quantumscape einen Börsenwert von 21 Milliarden Dollar. Zum Vergleich: Volkswagen, der größte Autohersteller der Welt, schloss am Dienstag mit 92 Milliarden Dollar Börsenwert.

Der Hype hat auch damit zu tun, dass in Quantumscapes Aufsichtsrat Elektroauto-Ikone JB Straubel sitzt, bis vor Kurzem langjähriger Technikchef von Tesla und nun Chef des Batterie-Recycling-Unternehmens Redwood Materials. Straubel, der eher als nüchtern gilt, lobt Quantumscape ebenfalls in den höchsten Tönen. „Ich finde es besonders reizvoll, dass der Quantumscape-Akku sich noch besser recyceln lässt“, so Straubel.

Sein langjähriger Weggefährte Elon Musk ist zwar skeptisch, was Festkörper-Batterien angeht. Vor allem wegen der vielen Fehlschläge mit ihr. Er setzt, ähnlich wie das Start-up Sila Nano, in das BMW und Daimler investiert haben, entgegen seinem Naturell lieber auf graduelle Verbesserungen bei traditionellen Lithium-Ionen-Akkus mit flüssigen Elektrolyten.

Etwa auf Anoden, die stärker mit Silizium angereichert sind. Nahe Berlin will Tesla das nach Kapazität größte Akku-Werk der Welt errichten, das mit einem verbesserten Design und innovativen Fertigungsmethoden klassische Lithium-Ionen-Akkus günstiger fertigen will.

Aber Musk macht kein Geheimnis daraus, dass er flexibel ist, was Festkörperbatterien angeht. „Wir sind da agnostisch“, sagt er. Wenn diese tatsächlich in der Realität das halten, was sie versprechen, werde sich Tesla dem nicht verschließen.

Vor allem dann, wenn sie bei den Kosten mit verbesserten traditionellen Lithium-Ionen-Akkus mithalten können. Letztere sollen schon in den nächsten drei Jahren die magische Schwelle von 100 Dollar pro Kilowattstunde unterschreiten. Dann ziehen Elektroautos auch bei den Kosten der Komponenten mit Verbrennern gleich.

Der Preis der Akkus wird, da sind sich Quantumscape und Tesla einig, darüber entscheiden, welche Technologie sich durchsetzt. Gut möglich, dass beide vorerst nebeneinander existieren. Aber dafür muss Quantumscape noch einige Durchbrüche leisten.

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