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Fokus: Elektromobilität
Fokus: Elektromobilität

E-Auto Batterie: Funktion, Kosten, Pflege

Die Batterie ist das eigentliche Herzstück eines jeden E-Autos. Ohne sie geht nichts. Hier erfährst du mehr über die Funktionsweise und Tipps, wie du moderne Elektroauto-Batterien schonen und die Reichweite halten kannst.

Die Akkus in modernen Elektroautos sind der wohl wichtigste Erfolgsfaktor für die E-Mobilität. Mit ihnen steht und fällt die Alltagstauglichkeit der Stromer. So bestimmt das Batteriepack nicht nur, welche Reichweite die Autos zurücklegen können, sondern auch die Ladedauer. Für Hersteller bedeutet die Batterie somit gleichermaßen eine enorme Chance und die wohl größte Herausforderung. E-Autos werden zwar immer reichweitenstärker, sind für die breite Masse aber weiterhin kaum erschwinglich. Die Kosten müssen in Zukunft also weiter reduziert werden, wohingegen die Leistungsfähigkeit neuer Batterien stark ansteigen muss. Ein Spagat, an dem Auto- und Batteriehersteller fieberhaft arbeiten.

Begriffserklärung: Akku oder Batterie

Beim Elektroauto werden gerne die Begriffe Akku und Batterie durcheinandergeworfen. Beides bezeichnet dabei den Energiespeicher des Elektroautos und beides ist richtig. Als Faustregel kann man sich merken, dass jeder Akku gleichzeitig eine Batterie, aber nicht jede Batterie gleichzeitig ein Akku ist. Da Elektroautos allerdings immer über einen wiederaufladbaren Stromspeicher verfügen, haben sie nicht nur eine Batterie (als Oberbegriff), sondern damit immer auch einen Akku.

Stand der Technik

Momentan, und das zählt wohl zu den Hauptkritikpunkten der E-Mobilität, können E-Autos in puncto Reichweite kaum mit Verbrennern Schritt halten. Gerade deshalb ist die Batterieforschung auch in Deutschland wieder zu einem wichtigen Thema geworden. Hersteller müssen hier verschiedenste Anforderungen unter einen Hut bekommen, wie zum Beispiel:

  • Verbesserung von Leistung und Kapazität
  • Maximierung der Haltbarkeit
  • Senkung der Kosten
  • Reduzierung von Größe und Gewicht

Stand der Technik ist heute die Lithium-Ionen- bzw. Lithium-Polymer-Batterie, die über eine hohe Energiedichte von rund 100 bis 200 Kilowattstunden (kWh) bei gleichzeitig hoher Haltbarkeit verfügt. Forscher und Autobauer hoffen darauf, dass in den kommenden Jahren auch die Lithium-Luft-Batterie ausgereift ist. Bei dieser wird durch umgebende Luft zusätzliche Energie erzeugt, mit der die Leistung im Vergleich zur aktuellen Technik deutlich gesteigert werden könnte. Gleichzeitig müssen trotz immenser Qualitätsverbesserung die Kosten so gehalten werden, dass die E-Autos insgesamt erschwinglicher werden.

Noch etwas weiter entfernt von ihrer Marktreife ist die Feststoffbatterie. Mit einer Marktreife wird nicht vor 2025 gerechnet.

So funktioniert Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien

Da die Batterie im Elektroauto zwei Funktionen erfüllen muss, nämlich sowohl das Auf- als auch das Entladen von Energie, spielen sich zwei wichtige Prozesse ab: Bei der Lithium-Ionen-Batterie (Li-Io) werden vereinfacht ausgedrückt Ionen des Metalls Lithium zu einer negativ geladenen Zelle transportiert und in Kohlenstoff eingelagert. Letzterer fungiert als Speichermedium – so vollzieht sich also der Ladevorgang. Um die Energie dann wieder zu entladen, verläuft der Prozess in umgekehrter Weise.

Eine Lithium-Polymer-Batterie (Li-Po) ist dem Grunde nach auch eine Lithium-Ionen-Batterie, allerdings wurde ihre Elektrolytflüssigkeit durch eine Art Gel aus Polymer-Kunststoff ersetzt. Entscheidender Vorteil der Polymer-Batterie: Sie ist in ihrer Bauform variabler und hat außerdem eine höhere Energiedichte. Daraus ergibt sich der entscheidende Nachteil, dass Lithium-Polymer-Batterien ein aufwendigeres Lade- und Temperaturmanagement benötigen.

Folgende Vor- und Nachteile weisen sowohl "Li-Io" als auch "Li-Po" Akkus auf:

Vorteile:

  • Hohe Energiedichte
  • Vergleichsweise lange Lebensdauer
  • Überschaubare Größe

Nachteile:

  • Teuer in der Produktion
  • Seltene Erden werden benötigt
  • Hochentzündlich
  • Relativ schwer

Elektroauto-Batterien: die Kosten

Das wiederaufladbare Batteriepack eines Elektroautos ist das teuerste Bauteil eines modernen Elektroautos. Je größer der Akku, desto teurer ist er. Als Beispiel wird gerne genannt, dass bei einem rund 100.000 Euro teuren Tesla, die Batterie bereits gut 20.000 Euro ausmacht. Ein solches Teil will man während der Lebensdauer eines Elektroautos sicherlich nicht nachkaufen. Gut zu wissen also, dass die allermeisten Hersteller erweiterte Batteriegarantien gewähren, die über normale Garantiezeiträume weit hinausgehen.

Daneben bieten viele Autohersteller an, den Fahrzeugakku nicht zu kaufen, sondern nur zu mieten. Manche Hersteller bieten überhaupt keine Besitzmöglichkeit für den Akku mehr an. Hier muss jeder für sich entscheiden, ob kaufen oder mieten die bessere Lösung ist.

Vorteile Batterie kaufen:

  • Unabhängig vom Hersteller
  • Keine laufenden, monatlichen Kosten
  • Vollständiger Besitz des Fahrzeugs

Vorteile Batterie mieten:

  • Garantierte Leistung
  • Kostenfreie Neuinstallation bei Leistungsabfall
  • Fahrzeugneupreis niedriger

Tipps für eine lange Batterie-Lebensdauer

Die nutzbare Kapazität von Elektroauto-Batterien wird als State of Health (SOH) bezeichnet. Diese unterliegt einem Alterungsprozess – so verändern sich die Materialeigenschaften mit steigender Lebensdauer, wodurch die Kapazität unweigerlich abnimmt. Zum anderen trägt jedoch auch die Abnutzung dazu bei, die bei jedem Ladevorgang eintritt.

Bei Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Akkus wird derzeit von einer Lebensdauer von rund acht bis zehn Jahren ausgegangen – das bedeutet aber nicht, dass der Elektroauto-Akku danach unbrauchbar ist, sondern vielmehr nur noch rund 70 bis 80 Prozent der ursprünglichen Kapazität verbleibt. Gleichermaßen verringert sich dann leider auch die Reichweite, die du mit dem Elektroauto mit voll geladener Batterie zurücklegen kannst. Gerade deshalb solltest du einige Tipps beachten, um den Verschleiß so gering wie möglich zu halten:

1. Tief- und Hochentladung vermeiden

Besonders negativ wirkt es sich auf die Lebensdauer aus, die E-Auto-Batterie komplett leerzufahren. Experten sprechen sich regelmäßig für einen Akkustand aus, der sich zwischen mindestens 20 und höchstens 80 Prozent bewegt. Grund dafür ist die Spannung innerhalb der Batteriezellen, die dann entweder zu gering oder zu hoch ausfällt. Zwar sind derartige Batterien im Elektroauto meist mit einem System versehen, das vor Vollentladung schützt, doch auch diese Grenze sollte nicht ständig ausgereizt werden.

2. Keine extremen Temperaturen

Ebenfalls negativen Einfluss auf den SOH der Batterie hat dauerhaft extreme Kälte oder Hitze. So arbeiten Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien am besten bei Temperaturen zwischen 15 und 25 Grad. Ein witterungsgeschützter Stellplatz stellt daher den idealen Parkplatz für ein E-Auto dar.

3. Nicht dauerhaft Schnellladen

Bei DC-Schnellladungen wird die Batterie innerhalb von nur 20 bis 30 Minuten mit Strom vollgeladen. Besonders auf langen Strecken ist dies überaus bequem, da die Fahrt so nicht lange unterbrochen werden muss. Dennoch sollte dies nicht zu oft durchgeführt werden – schließlich leidet mit der Zeit auch die Kapazität der Elektroauto-Batterie darunter. Immer wenn es möglich ist, sollte daher auf langsame und somit batterieschonende AC-Ladevorgänge gesetzt werden.