Elektroauto: so funktionieren die Batterien und Akkus
Wie lange halten Akkus eines Elektroautos?Aktueller Stand der ForschungTipps und Wissenswertes zum Thema Akku und BatterieIn einem Elektroauto ist sie meist das teuerste Bauteil und maßgeblich für die Reichweite verantwortlich. Die Rede ist von der Elektroauto Batterie bzw. dem Elektroauto Akku, dessen Kapazität eine der Kennzahlen für die Leistungsfähigkeit eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ist. Ziel in der Entwicklung, ist möglichst eine höhere Energiedichte zu erzielen und die Kapazität der Batterie zu optimieren. Zudem spielt auch die Lebensdauer des Akkus eine Rolle.
Wie funktioniert eine Elektroauto Batterie?
Wird von Elektroauto Batterie gesprochen, handelt es sich nahezu immer um Lithium Ionen Akkus. Das ist allerdings nicht zwingend der Fall, denn in der Forschung wird auch auf Zink, Kalzium oder Eisen gesetzt und auch Natrium-Ionen-Batterien gelten als vielversprechende Technologie. Zu unterscheiden ist zwischen der Lithium Ionen Batterie und einem Lithium Polymer Akku, bei dem mit Kunststoff gearbeitet und nicht auf flüssige Elektrolyte gesetzt wird. Grundsätzlich funktionieren Auto Batterie für ein E-Auto stets nach demselben Prinzip. Es existiert ein Pluspol bzw. die Anode und ein Minuspol (Kathode) sowie dazwischen die Elektrolyte. Diese sorgen dafür, dass die Ionen zwischen den Polen wandern, wobei die Richtung für das Entladen bzw. Aufladen entscheidend ist. Von der Kathode zur Anode fließt Strom und das Auto fährt, von der Anode zur Kathode wird es mit Strom versorgt bzw. aufgeladen. Die Möglichkeit zum Aufladen ist auch maßgeblich für die Auto Akkus – anderenfalls wären es herkömmliche Batterien, die nach dem Entladen entsorgt werden müssten. Innerhalb eines Fahrzeugs ist die Elektroauto Batterie bzw. der Elektroauto Akku das teuerste Bauteil, wenngleich die Kosten innerhalb des letzten Jahrzehnts um runde 80 Prozent reduziert werden konnten. Diese Entwicklung wird sich vermutlich noch fortsetzen und schon jetzt sind Preise von rund 110 bis 140 € pro kWh gegenüber ca. 600 € pro kWh im Jahr 2010 realistisch.
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Wo sitzt die Batterie im Elektroauto?
Ein Akku für ein Elektroauto wird meist in den Unterbau des jeweiligen Modells platziert. Dessen Fahrgestell wird oftmals mit einem Skateboard verglichen und um Beschädigungen zu vermeiden, existiert ein so genannter Crashrahmen mitsamt eines Kühlsystems. Letzteres ist auch deshalb vonnöten, weil ein Akku möglichst innerhalb eines Bereichs zwischen 15°C und 35°C betrieben werden sollte. Anders formuliert, sind extreme Temperaturen zu vermeiden, um eine hohe Kapazität aufrecht zu erhalten. Dies gilt natürlich auch für den Winter, denn kalte Witterung sorgt dafür, dass sich der gesamte Akku schneller entlädt. Der Elektroauto Akku selbst, setzt sich aus mehreren Modulen zusammen, die wiederum die Batteriezellen enthalten. Das Gewicht ist ein relevanter Faktor. Das geringste Gewicht wird natürlich in einem Kleinwagen erzielt, der dadurch allerdings auch weniger Kapazität zustande bringt. Auszugehen ist von mindestens ca. 200 Kilogramm für Kapazitäten ab ca. 30 kWh bis hin zu stolzen 700 Kilogramm in einem Tesla Model S oder einem größeren Modell des Herstellers Mercedes-Benz.
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Wie lange hält die Batterie eines Elektroautos?
Ein überaus wichtiger Faktor für die Elektroauto Batterie ist deren Haltbarkeit. Relevant ist sowohl die Frage, wie lange eine mittlere Akkuladung ausreicht als auch wie lange die Batterie genutzt werden kann. Letzterer Aspekt steht und fällt mit der Behandlung, die dem E-Auto-Akku zuteil wird. Extreme Ladestände wie 100 Prozent oder auch 0 Prozent sind tunlichst zu vermeiden und insbesondere der Bereich zwischen 20 und 80 Prozent ist von Vorteil. Auch wird ein Elektroauto Akku geschont, wenn nicht allzu oft die Schnellladefunktion genutzt, sondern eher langsam aufgeladen wird. Starkes Beschleunigen oder Fahren mit Vollgas wirken sich ebenfalls kontraproduktiv aus und sorgen für eine unnötige Belastung – besser, es wird ruhig und gleichmäßig gefahren und es werden zudem Apps oder Timer für die Aufladung genutzt.
Wie lädt die 12V Batterie im Elektroauto?
Neben dem eigentlichen Elektroauto Akku, befindet sich immer auch eine 12V Batterie in einem Elektroauto. Diese wird mit aufgeladen und dient sowohl dem Starten als auch dem Betreiben der Bordelektronik. Mancherorts ist auch von einer zweiten Spannungsebene die Rede, die übrigens auch in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor vorhanden ist. Benötigt wird die so genannte Starterbatterie, um kleine Elektrogeräte nicht zu überlasten und dabei zuverlässig mit Strom zu versorgen. Eine Elektroauto Batterie für den Antrieb arbeitet mit 400 Volt oder gar 800 Volt und betreibt zudem auch den Klimakompressor. LED-Anzeigen, Steuergeräte, Displays und Infotainment würden solche Spannungen schlichtweg nicht überleben, weshalb ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler eingebaut wird.
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Welches Elektroauto hat die größte Batterie?
Das eine vorweg: der Titel der größten Elektroauto Batterie wird ständig neu vergeben, denn die einzelnen Hersteller wetteifern natürlich darum, die Reichweiten kontinuierlich zu erhöhen. Anfang 2023 haben die Modelle von Mercedes-Benz, namentlich der EQS, die Nase vorn und bringen es auf 108,4 kWh bzw. 107,8 kWh netto. BMW liegt mit dem iX und 105,2 kWh und dem i7 mit 101,7 kWh knapp dahinter und auch der Fisker Ocean bietet mit 100 kWh eine Kapazität im dreistelligen Bereich. Der Tesla Model S bringt es hingegen auf „nur“ 93,3 kWh, ebenso wie der Model X.
Wie entwickelt sich die Elektroauto Batterie in Zukunft weiter?
In kaum einem anderen Bereich wird derzeit so viel geforscht wie beim Elektroauto Akku. Hier gilt das Prinzip des „Höher, schneller, weiter“ und in puncto Reichweite dauert es womöglich nicht mehr lange, bis ein E-Auto mit einem Verbrenner gleichzieht. Die Kapazität ist einer der Faktoren für die Güte einer E-Auto Batterie, hinzu kommen die Langlebigkeit hinsichtlich der Ladezyklen und natürlich das Gewicht und der Preis. Spannend ist in diesem Kontext die Redox Flow Batterie, die in der Theorie herausragende Werte verspricht. Die Besonderheit liegt darin, dass die Elektrolyte in einem separaten Tank außerhalb der Zelle gelagert werden, was eine separate Skalierung möglich macht. Die Energiedichte ist deutlich höher und aktuell arbeiten entsprechende Akkus in Kraftwerken aber noch nicht in Autos.
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Unser Fazit
Die Elektroauto Batterie ist das teuerste Bauteil in einem E-Auto. Aktuell setzen nahezu alle Hersteller auf Lithium-Ionen-Akkus, die im Grunde mit den Batterien in einem Mobiltelefon oder Notebook vergleichbar sind. Mit Spannungen von 400 Volt oder gar 800 Volt wandern Ionen von der Kathode zur Anode und zurück, was sich mit Entladen und Laden beschreiben lässt. Verbaut wird ein Elektroauto Akku im Boden eines Fahrzeugs, wobei besondere Schutzvorrichtungen existieren. Geschützt werden sollte die Batterie auch vor extremen Temperaturen, einer zu hohen oder niedrigen Ladungen sowie Fahren mit Vollgas. All dies kann die Lebensdauer negativ beeinträchtigen und diese ist einer der relevanten Faktoren für die Beurteilung der Qualität eines E-Autos. An Reichweiten werden mittlerweile mehr als 600 Kilometer ermöglicht und bei der Frage nach den größten Batterien liegen Mitte 2023 Hersteller wie Mercedes-Benz und BMW sowie der Fisker Ocean an der Spitze, wobei sich die Ranglisten mit jedem neu erscheinenden Modell ändern können.
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