​​Kai Wu und Team​

Gewinner des Europäischen Erfinderpreis 2023

Der Druck, den Verbrauch fossiler Brennstoffe zu drosseln, steigt weltweit, und so liefert sich die Fahrzeugindustrie einen Wettbewerb um die Entwicklung von Elektrofahrzeugen. Batteriegetriebene Elektroautos erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. 2018 entfielen 45 % der Patentanmeldungen im Zusammenhang mit Batteriezellen auf Fortschritte bei Li-Ionen-Akkus. Auch wenn die Gefahr einer Entzündung bei Elektrofahrzeugen geringer ist als bei Verbrennungsmotoren: Die Temperaturen von Bränden in Li-Ionen-Batterien sind höher und sie brennen schneller. Es wird mehr Wasser zum Löschen benötigt und das Feuer kann Stunden oder gar Tage später wieder aufflammen. Seit mehr als einem Jahrzehnt treibt WU zusammen mit seinem Team bei CATL die Entwicklung von Batterien voran. Es fing damit an, dass ein Kunde des Unternehmens – BMW – mit der Bitte an das CATL-Team herantrat, das Risiko eines Batteriebrands aufgrund von Überladung zu minimieren. 

Zu den von Wu und seinem Team entwickelten Lösungen gehört eine Sicherheitsvorrichtung, die eine überladene Batterie kurzschließt. Das Gerät hat eine Klappabdeckung, die nicht schmilzt – das ist einzigartig bei derartigen Vorrichtungen. Die Abdeckung fungiert als Barriere, die Wärme ableitet und die Temperaturen und den Überdruck aufnimmt. Sobald Überhitzung im Inneren einer Batteriezelle zu einem Anstieg des Luftdrucks führt, klappt die Abdeckung zu und kommt mit dem leitenden Polschuh in der Batterie in Kontakt. Das verursacht einen Kurzschluss. 

Die Kathoden von Lithium-Ionen-Batterien bestehen traditionell aus Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan und sind anfällig für Überhitzung. Wu und sein Team experimentierten mit Lithium-Ionen-Phosphat, das eine geringe Energiedichte hat und in einem niedrigen Spannungsbereich aktiv ist. Im Falle einer Überladung kommt es nicht zu einer Überhitzung des Lithium-Ionen-Phosphats. Damit ist es für die Verwendung in Batterien sicherer. 

Bei herkömmlichen Batterien für Elektrofahrzeuge werden einzelne Module miteinander verbunden und bilden ein Akkupack. Seit 2019 arbeiten Wu und sein Team an der Cell-to-Pack (CTP)-Technologie, bei der eine einzige integrierte Struktur für das Pack verwendet wird. Diese Struktur optimiert den Platzbedarf im Batteriepack und erhöht die Energiedichte des Packs. 

Mit Erfindungsgeist springt der Funke über 

Wu ist leitender Wissenschaftler und Ko-Präsident von CATL und auch Ko-Präsident des CATL Future Energy Research Institute. Er war Dozent, bevor er in die Industrie ging, wo er zunächst im Bereich magnetische Aufzeichnungen arbeitete. 2002 wechselte er in ein Unternehmen, das Lithiumbatterien herstellt, und wurde dort technischer Direktor. 2012 kam er zu CATL. Beim Erfolg des Unternehmens spielt er eine Schlüsselrolle. 

Vor dem Hintergrund seiner Erfahrung in der Wissenschaft und in der Industrie verrät WU, wie man Erfinder wird: „Mehr fragen, mehr lernen und mehr machen. Erstens: Man kann nicht alles machen, und man kann nicht alles wissen. Also muss man mehr Fragen stellen, und wenn man sich mit den Fragen mehr Mühe gibt, kommt man schneller ans Ziel. Zweitens: Man muss mehr lernen. Durch Fragen allein kann man noch nicht alles wissen, man muss auch lernen, Wissen und Erfahrung sammeln, damit man weiß, welcher Schritt als nächstes kommt. Und schließlich: Man muss mehr machen. Das, was man gelernt hat, auch praktisch umsetzen, das theoretische Wissen anwenden, um konkrete Probleme zu lösen.“