Elektroantrieb | Aufbau, Batterie, Speicher
Der Elektroantrieb steht im Mittelpunkt der aktuellen Entwicklungen in der Automobilindustrie. Hersteller präsentieren zunehmend innovative Lösungen, die nicht nur die Reichweite verbessern, sondern auch die Ladezeiten verkürzen und die Lebensdauer der Batterien verlängern. Der Artikel beleuchtet die neuesten Technologien, die den Elektromotor effizienter und nachhaltiger machen.
Elektroantrieb 2026 – Das Wichtigste in Kürze
Weltweit treibt der Elektroantrieb die Transformation der Automobilbranche voran. Angeführt von Technologieführern wie Tesla, BYD und CATL entwickeln sich E-Antriebe zunehmend zu hochintegrierten, softwaregesteuerten Systemlösungen, die nicht nur lokal frei von CO2 Emissionen sind, sondern auch neue Maßstäbe bei Effizienz, Performance und Lebenszykluskosten setzen. Der globale Fokus liegt aktuell auf skalierbaren Plattformarchitekturen, der Integration von Siliziumkarbid-Leistungselektronik und 800-Volt-Systemen für ultraschnelles Laden. Gleichzeitig gewinnt die Ressourceneffizienz an Bedeutung – durch recyclingfähige Materialien und den schrittweisen Verzicht auf seltene Erden.
Ein klarer Trend ist die Verlagerung der Wertschöpfung hin zu Batterie- und Antriebstechnologien, die modular einsetzbar und OTA-updatetauglich (Over-the-Air) sind. In China dominieren bereits Inhouse-Lösungen für Batterie und Antrieb, während in den USA und Europa vermehrt auf strategische Partnerschaften mit Halbleiter- und Softwareunternehmen gesetzt wird.
Auch die deutschen Automobilhersteller investieren massiv in den Ausbau ihrer elektrischen Kompetenzzentren. Volkswagen setzt mit dem MEB- und SSP-Baukasten auf weltweit einheitliche Plattformen mit hoher Variantenflexibilität. BMW verfolgt mit der „Neuen Klasse“ einen technologieoffenen Ansatz, bei dem elektrischer Antrieb, Batterie und Software gemeinsam neu entwickelt werden. Mercedes-Benz fokussiert sich mit der EVA2- und MMA-Plattform auf hocheffiziente All-in-One-Architekturen mit Siliziumkarbid-Invertern und optimierter Energierückgewinnung.
Im internationalen Vergleich punkten deutsche OEMs mit hoher Fertigungstiefe, Qualitätssicherung und Innovationstempo insbesondere im Bereich E-Maschinenentwicklung, Thermomanagement und Fahrzeugsoftware. Ihr Ziel: maßgeschneiderte, global wettbewerbsfähige E-Antriebe, die sich durch Skalierbarkeit, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit auszeichnen und zugleich den Anforderungen unterschiedlicher Märkte gerecht werden.
Allerdings laufen sie in einigen Schlüsselbereichen dem Tempo hinterher, das insbesondere China vorgibt vor allem bei Batterien, Software und Volumenmodellen. Ob sie aufholen, hängt davon ab, wie schnell sie jetzt liefern und wie gut sie dabei Kundenbedürfnisse, Softwareintegration und Kosten unter einen Hut bringen.
Elektroantrieb Neuheiten und Innovationen
Die folgenden Neuheiten widerspiegeln die Entwicklung in der Antriebstechnik für die Elektromobilität.
CATL leitet mit drei Batterien-Neuheiten Multi-Power-Ära ein
21.04.2025 | Mit der Vorstellung von drei neuen Batterielösungen auf dem ersten Super Tech Day erweitert CATL sein Portfolio an zukunftsweisenden Energiespeichern. Präsentiert wurden die Freevoy Dual-Power-Batterie, die Naxtra-Natrium-Ionen-Batterie als weltweit erste in Serie gefertigte ihrer Art sowie die Shenxing Superfast Charging Battery der zweiten Generation.
Zusätzlich stellte das Unternehmen eine 24-V-Naxtra-Starterbatterie für Nutzfahrzeuge vor. Ziel ist es, die Elektromobilität in eine neue Phase technologischer Vielfalt zu überführen.
Naxtra: Natrium statt Lithium
Die Naxtra-Batterie durchbricht klassische Materialgrenzen und ermöglicht erstmals die Massenproduktion von Natrium-Ionen-Batterien. Sie senkt die Abhängigkeit von Lithium, nutzt weltweit verfügbare Ressourcen und bleibt selbst bei Temperaturen von -40 °C leistungsfähig. Zwei Varianten stehen zur Verfügung: eine Version für Pkw mit einer Energiedichte von 175 Wh/kg und 500 km Reichweite, sowie eine 24-V-Start-Stopp-Variante für Lkw, die eine Lebensdauer von über acht Jahren bietet und die Gesamtkosten gegenüber Blei-Säure-Batterien um 61 % reduziert.
Freevoy: Zwei Energiesysteme, ein Akku
Die Freevoy Dual-Power-Batterie kombiniert erstmals zwei chemische Systeme in einem Batteriepack. Das Design unterstützt Funktionen wie duale Spannungen, getrenntes Wärmemanagement und individuelle Energiezonen mit spezifischem Fahrprofil. CATL spricht von einem System, das sich flexibel an unterschiedliche Fahrzeugtypen, Fahrstile und Reichweiten-Anforderungen anpassen lässt – bis hin zu 1500 km in Kombination mit NCM-Batteriezellen.
Shenxing: Schnellladen auf neuem Niveau
Die zweite Generation der Shenxing-Superschnellladebatterie setzt neue Standards: Mit einer Ladeleistung von 1,3 MW erreicht sie eine Ladegeschwindigkeit von 2,5 km Reichweite pro Sekunde. Bei -10 °C kann die Batterie in nur 15 min von 5 % auf 80 % aufgeladen werden. Damit reagiert CATL auf eine zentrale Herausforderung der Elektromobilität: Reichweite und Ladezeit.
Mit diesen Entwicklungen zeigt CATL, dass sich Batteriearchitekturen künftig nicht auf ein chemisches System beschränken müssen. Die Kombination aus Materialvielfalt, Temperaturbeständigkeit und Ladegeschwindigkeit markiert den Übergang in eine neue Ära der Batterietechnologie – vielseitig, skalierbar und anwendungsübergreifend.
Elektroantrieb Baukasten verzichtet auf seltene Erden
03.10.2023 | Mahle hat einen neuen Technologiebaukasten für E-Motoren (Bild oben) entwickelt. Dieser kombiniert die Vorteile seiner SCT- und MCT-Elektromotoren. Diese vereinen dauerhaft hohe Spitzenleistung, kontaktlose und damit verschleißfreie Leistungsübertragung, sie verzichten auf Seltene Erden und bieten höchste Effizienz.
Der kontaktlos arbeitende Magnet-free Contactless Transmitter (MCT) und der ausdauernde Superior Continuous Torque (SCT) Elektroantrieb sind die jüngsten Innovationen des Automobilzulieferers im Bereich des Elektromotors. Der Verzicht auf Seltene Erden bei der MCT-Technologie macht die Herstellung bietet nicht zuletzt Rohstoffsicherheit. Der Elektroantrieb ist besonders effizient in fast allen Betriebzahlen. Speziell im realen Straßenverkehr spielt der MCT-E-Motor seine Effizienzvorteile aus.
Der MCT-E-Motor hat eine hohe Haltbarkeit, weil die notwendige Übertragung der elektrischen Ströme zwischen den stationären und rotierendenTeilen im Motorinneren kontaktlos und somit verschleißfrei erfolgt. Somit ist der E-Antrieb wartungsfrei und für viele Anwendungen bestens geeignet.
Ausdauerstärkster Motor für E-Autos
Der SCT-E-Motor stellt den derzeit ausdauerstärksten E-Motor im Programm von Mahle dar. Der Traktionsmotor kann unbegrenzt lange mit hoher Leistung arbeiten. Ein neues Kühlkonzept macht das möglich. Die integrierte Ölkühlung macht den Elektroantrieb nicht nur robust, sondern ermöglicht gleichzeitig auch die Nutzung der entstehenden Abwärme im Gesamtsystem des Automobils. Der Elektroantrieb ist unerreicht klein, effizient und leicht. Dank extrem kompakter Bauweise werden Materialien gespart und und Gewicht reduziert.
Der MCT-E-Motor hat in einem breiten Drehzahl- / Drehmomentbereich einen hohen Wirkungsgrad. Der SCT-E-Motor hingegen ist so ausgeführt, dass er in den optimierten Hauptbetriebspunkten höchste Wirkungsgrade erreicht. Die hohe Dauerleistung ist eine weitere Stärke des SCT-E-Motors. Diese beträgt 93 bis 100 % seiner Spitzenleistung, wie Messergebnisse belegen. Dieses bislang unerreichte und einzigartige Verhältnis ermöglicht den Einsatz in E-Fahrzeugen aller Art selbst unter sehr anspruchsvollen Bedingungen. Klassische Beispiele sind die Fahrt eines E-Lkw über Gebirgspässe oder wiederholtes Beschleunigen eines batterieelektrischen Pkws. Solche Szenarien decken bisher erhältliche Elektromotoren nur begrenzt ab.
Chronologie & Archiv
Die nachfolgenden Berichte dokumentieren den technologischen Fortschritt und die Entwicklungen vom Elektroantrieb der vergangenen Jahre (ab 2014).
08.07.2020 | Während für den täglichen Weg zur Arbeit im Elektroauto ein Batteriespeicher heute das Mittel der Wahl ist, müssen Langstreckenfahrer trotz Schnellladesäulen längere Zwischenstopps einplanen. Für sie bieten Wasserstoffantriebe Vorteile, weil deren Tanks schnell gefüllt werden können. Edag und Hexagon Purus forschen jetzt zusammen an einem Hybridspeicher, der das Beste der zwei Welten zusammenführt.
Das gemeinsame Forschungsprojekt wird von der Hessenagentur gefördert und ist für 18 Monate Laufzeit angesetzt. Die Edag Group als Engineering Dienstleister für die Automobilindustrie und der Spezialist für Composite-Hochdruckbehälter und -systeme für Fahrzeuge aller Art möchten einen Hybridspeicher realisieren, der die Vorteile beider Antriebe verbindet.
Flexibler Speicher auf dem Fahrzeugboden
Dazu soll ein flexibler Speicher für den Fahrzeugboden entwickelt werden. Darin sollen parallel Batterien und Wasserstoffdrucktanks der neuesten Generation verbaut werden. Der Kunde soll selbst die jeweilige Speicheranzahl individuell konfigurieren. Er wird tägliche Strecken batterieelektrisch und lange Strecken mit Energie aus der Brennstoffzelle fahren, die aus den Wasserstofftanks versorgt wird.
Die Entwicklung basiert auf der von Edag entwickelten, skalierbaren Fahrzeugplattform Scalebase. Sie biete laut Edag große Vorteile für beruflich und privat genutzte Fahrzeuge. Die Austauschbarkeit der Speicher ermögliche zudem die ressourcenschonende Zweitnutzung und erfülle den Nachhaltigkeitsanspruch der beiden Entwicklungspartner.
21.03.2017 | Akkus, deren Kathode aus einer Mischung aus Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium besteht, gelten derzeit als die leistungsfähigsten. Doch auch sie haben eine begrenzte Lebensdauer. Schon beim ersten Zyklus verlieren sie bis zu 10 % ihrer Kapazität. Woran das liegt und was gegen den darauffolgenden schleichenden Kapazitätsverlust unternommen werden kann, hat ein interdisziplinäres Wissenschaftlerteam der Technischen Universität München (TUM) mit Hilfe von Positronen nun genauer erforscht.
So genannte NMC-Akkus, deren Kathoden aus einer Mischung aus Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium bestehen, haben die herkömmlichen Lithium-Kobaltoxid-Akkus weitgehend vom Markt verdrängt. Sie sind billiger und sicherer und werden deshalb unter anderem für Elektro- und Hybridautos eingesetzt. Doch auch bei ihnen tragen nur wenig mehr als 50 % der Lithium-Atome zur tatsächlichen Kapazität bei. Ließen sich bei der ersten Entladung der an der TU München untersuchten Elektroden noch 62 % der Lithium-Atome aus dem Kristallgitter herauslösen, so kehren beim Wiederaufladen nur noch 54 % zurück.
Bei den darauffolgenden Zyklen ist der Verlust zwar wesentlich geringer, jedoch sinkt die Kapazität schleichend immer weiter ab. Nach einigen Tausend Zyklen ist die Restkapazität dann so gering, dass der Akku unbrauchbar wird.
Eingefangene Positronen zeigen Löcher im Gitter
Untersuchungen anderer Gruppen zeigten, dass beim Laden offenbar nicht alle Lithium-Atome wieder in die passenden Lücken im Kristallgitter zurückfinden. Bisherige Methoden konnten allerdings nicht die dafür verantwortlichen atomaren Prozesse zeigen. Die Lösung brachte, wie so oft, die interdisziplinäre Zusammenarbeit: Irmgard Buchberger, Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Technische Elektrochemie der TU München wandte sich an Stefan Seidlmayer, der am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) an der Forschungs-Neutronenquelle FRM II ebenfalls Akkutechnologien erforscht.
Er vermittelte den Kontakt zu Christoph Hugenschmidt, der am MLZ das Instrument Nepomuc betreut. Es erzeugt Positronen, die Antiteilchen der Elektronen, mit denen sich gezielt nach Löchern in Kristallgittern fahnden lässt. „Als extrem kleine und hoch bewegliche Teilchen können Positronen durch Materialien hindurch fliegen. Treffen sie auf ein Elektron, so enden sie auf der Stelle in einem Energieblitz, finden sie eine leere Stelle im Kristallgitter, überleben sie deutlich länger“, erläutert Markus Reiner, der die Versuche am Instrument Nepomuc durchführte.
Da die Positronen für kurze Zeit in den leeren Gitterplätzen gefangen sind bevor sie schließlich doch zerstrahlen, lassen sich mit der Positronen-Annihilations-Spektroskopie genannten Methode genaue Rückschlüsse auf die lokale Umgebung ziehen – und dies mit einer sehr hohen Empfindlichkeit, denn es lassen sich Fehlstellenkonzentrationen von bis zu 1:10 Millionen detektieren.
Gezielte Materialentwicklung
Die Studie zeigt eindeutig, dass beim Wiederaufladen verbleibende „Löcher“ im Gitter des Kathodenmaterials mit dem irreversiblen Kapazitätsverlust einhergehen und diese Blockade auf die mangelhafte Befüllung der Löcher im Kathodenmaterial zurückzuführen ist. „Nun sind wir als Chemiker wieder an der Reihe“, sagt Prof. Hubert Gasteiger, Inhaber des Lehrstuhls für Technische Elektrochemie. „Mit gezielter Modifikation des Kathodenmaterials können wir nun nach Möglichkeiten suchen, diese Barriere zu umgehen.“
„Für die Batterieforschung ist die Garchinger Forschungs-Neutronenquelle ein extrem hilfreiches Instrument“, sagt Ralph Gilles, der am FRM II die Messungen für das Batterieforschungsprojekt ‚Exzelltum‘ koordiniert. „Mit Neutronen können wir insbesondere kleine Atome wie das Lithium gut sehen, sogar durch die Metallhülle hindurch, bei laufendem Betrieb. Mit den Positronen haben wir nun eine weitere Möglichkeit erschlossen, die Prozesse besser zu verstehen und damit weiter verbessern zu können.“
Die Forschungsarbeiten wurden unterstützt aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Projekts Exzelltum. Auch der Betrieb des für die Studie genutzten Coincident Doppler-Broadening Spectrometers wird aus Mitteln des BMBF unterstützt
24.10.2014 | Dräxlmaier präsentiert einen HV-Stecker (High Voltage) für branchenübergreifenden Einsatz wie Automobilindustrie, Schifffahrt oder Bahn- und Schienenverkehr. Der Hochvolt Steckverbinder wurde für Querschnitts-Bereiche von 16 bis 50 mm² in Aluminium- sowie Kupferleitungen entwickelt und erfüllt bei Spannungen bis zu 1000 V und hohem Gleichstrom alle Sicherheitsanforderungen.
So zeigt sich der High Voltage Steckverbinder in einem Bereich von -40 C bis 170 °C als äußerst temperatur- und alterungssbeständig. Beispielsweise liegt bei 83 °C die Stromtragfähigkeit einer 50 mm²-Leitung bei 275 A.
Kompatibel für AK Schnittstellen
Zudem ist der wasserdicht ausgelegte HV-Stecker kompatibel für AK-Schnittstellen und verfügt über eine geschlossene 360°-Kontaktierung sowie langzeitstabile Leiteranschlüsse. Seine Robustheit konnte der HV-Stecker bei Rütteltests auf Schlechtweg- und Hochgeschwindigkeitsstrecken erfolgreich unter Beweis stellen. Der High Voltage Steckverbinder erfüllt die Anforderungen an die Vibrationsfestigkeit nach LV 215. Zusätzlich gewährleistet der HV-Stecker eine sehr gute EMV-Abschirmung. Es gibt ihn in einer zwei- sowie dreipoligen Ausführung mit dazugehörigem Header.
Ab 2015 wird der HV-Stecker in Elektro- und Hybridfahrzeugen zweier deutscher Automobilhersteller eingesetzt.
Häufig gestellte Fragen
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: CATL, Dräxelmaier, Edag, Hexagon, HTDS, Mahle, TU München.
