Die verschiedenen Arten von Batterien für Elektroautos
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Auch wenn sich die Lithium-Ionen-Batterie heute als bevorzugte Antriebsquelle für Elektroautos etabliert hat, gibt es alternative Technologien, von denen einige schon sehr lange bekannt sind. Von der Bleibatterie bis zur Lithium-Ionen-Batterie – hier ein Überblick über die wichtigsten Batterietechnologien in der Automobilbranche!
von der Renault Group
160 Jahre nach der Erfindung der wiederaufladbaren Bleibatterie durch den französischen Physiker Gaston Planté haben die Technologien zur elektrochemischen Energiespeicherung enorme Fortschritte gemacht. Alle wissenschaftlichen Arbeiten verfolgen ein gemeinsames Ziel: den bestmöglichen Kompromiss zwischen dem Gewicht der Batterie, ihrer Speicherkapazität, ihren Herstellungskosten, ihrer Lebensdauer, ihrer Wiederaufladbarkeit und ihrem ökologischen Fußabdruck, insbesondere beim Recycling, zu finden.
Blei-Säure-Batterie
Die 1859 erfundene Bleibatterie kommt nach wie vor in vielen Fahrzeugen zum Einsatz, sowohl in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor als auch in Elektrofahrzeugen. Im Jahr 1899 war das mit dieser Technologie ausgestattete Elektrofahrzeug „La Jamais contente“ übrigens das erste Auto, das die 100 km/h-Marke überschritt – lange vor Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor.
Heutzutage werden Bleibatterien nicht mehr für den Antrieb verwendet: Sie versorgen den Stromkreis für Zubehör oder spezifische Komponenten von Verbrennungsmotoren wie den Anlasser. Die Bleibatterie bietet trotz ihres hohen Platzbedarfs und Gewichts nur eine begrenzte Kapazität, hat jedoch den Vorteil, dass sie sowohl kostengünstig als auch einfach herzustellen und zu recyceln ist. Bis in die 1980er Jahre wurde sie als Hauptspeicher für Elektroautos verwendet, musste jedoch schnell anderen, leistungsfähigeren Technologien weichen.
Nickel-Cadmium-Akku
Wenn Sie in den 90er Jahren wiederaufladbare Batterien verwendet haben, kennen Sie die Nickel-Cadmium-Technologie. „Ni-Cd“-Akkus hatten zahlreiche Vorteile, darunter eine hohe Energiedichte und eine Lebensdauer von etwa 500 bis 1.000 Ladezyklen.
Sie litten jedoch unter dem Memory-Effekt, einem physikalischen Phänomen, das die Leistungsfähigkeit der Batterie bei teilweisen Lade- und Entladezyklen beeinträchtigt. Ni-Cd-Batterien, die in den 90er Jahren für die Herstellung von Elektrofahrzeugen verwendet wurden, sind heute aufgrund der Giftigkeit von Cadmium verboten.
Nickel-Metallhydrid-Akku
Mit einer Leistung, die mit der der Ni-Cd-Technologie vergleichbar ist, haben sich Nickel-Metallhydrid-Akkus (Ni-MH) aufgrund des Verzichts auf Schwermetalle als nachhaltigere Lösung durchgesetzt. Diese Technologie für tragbare Akkus war Anfang der 2000er Jahre die kostengünstigste: Deshalb dominierte sie den Markt für Hybridfahrzeuge weitgehend bis zum Aufkommen der Lithium-Ionen-Technologie.
Lithium-Ionen-Akku
Die Anfang der 90er Jahre entwickelte Lithium-Ionen-Batterie hat sich nach und nach sowohl im Transportwesen als auch in der Unterhaltungselektronik als Standardtechnologie durchgesetzt. Sie zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer aus, bietet eine deutlich höhere Energiedichte als alle konkurrierenden Technologien und weist keinen Memory-Effekt auf.
Sie erfordert jedoch eine geeignete Verpackung sowie eine präzise Steuerung des Ladevorgangs, die in der Regel durch eine spezielle elektronische Schaltung gewährleistet wird. Renault setzt beim ZOE und den anderen Elektrofahrzeugen seiner Modellpalette auf Lithium-Ionen-Technologie. Der Konzern arbeitet zudem daran, seine Batterien in ein Kreislaufwirtschaftskonzept zu integrieren, um ihre Lebensdauer so weit wie möglich zu verlängern.
Vollständig festkörperbasierte Batterie
Die wissenschaftliche Forschung beschäftigt sich schon seit jeher mit dem Konzept der Festkörperbatterie, doch erst seit zehn Jahren lassen die erzielten Fortschritte darauf hoffen, dass sie in ferner Zukunft in der Automobilbranche Einzug halten könnte.
Das Prinzip besteht darin, den flüssigen Elektrolyten in Batterien durch ein festes Material zu ersetzen, das aus einem Kunststoffpolymer, verdichteten anorganischen Pulvern oder einer Mischung aus beidem bestehen könnte. Theoretisch hat diese Technologie nur Vorteile: Sie ermöglicht eine höhere Energiedichte und Stabilität und vereinfacht gleichzeitig das Wärmemanagement. Die Festkörperbatterie befindet sich jedoch noch im Stadium eines Laborprototyps. Die Lithium-Ionen-Batterie hat also noch eine rosige Zukunft vor sich!