Die Kapazität einer Elektroauto-Batterie verstehen
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Die Energie eines Elektroauto-Akkus hängt von der Kapazität und der Anzahl der darin enthaltenen Lithium-Ionen-Zellen ab, variiert jedoch auch je nach Einsatzbedingungen. Die Herausforderung besteht darin, das richtige Gleichgewicht zwischen Kapazität, einfacher Aufladbarkeit, Platzbedarf und Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz zu finden.
von der Renault Group
Warum halten unsere Smartphones nicht länger als ein oder zwei Tage durch, ohne dass sie aufgeladen werden müssen? Die Verbraucher verlangen immer dünnere Geräte, was die Hersteller dazu zwingt, Akkus mit geringeren Abmessungen einzubauen.
Ähnlich verhält es sich im Bereich der Elektrofahrzeuge, wodie Reichweite eines Elektroautos weitgehend vom Volumen seiner Batterie abhängt.
Doch der verfügbare Platz lässt sich nicht unbegrenzt erweitern! Die Herausforderung besteht daher darin, herauszufinden, wie sich die Kapazität maximieren lässt, ohne dabei die Geräumigkeit, den Komfort, das Gewicht oder das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu beeinträchtigen.
Die Batterie eines Elektroautos besteht aus einer Anordnung von Modulen, die wiederum aus einzelnen Zellen zusammengesetzt sind. In diesen Zellen, die als echte Energiespeicher fungieren, finden die elektrochemischen Reaktionen statt, durch die die Batterie Strom abgeben oder speichern kann.
Die Kapazität einer Elektroauto-Batterie verbessern
Um die Kapazität einer Elektroauto-Batterie zu erhöhen, ohne ihr Volumen zu vergrößern, kann man zunächst an der Chemie der Zellelektroden arbeiten, damit diese eine größere Energiemenge speichern können. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Anordnung der Module im Batterieraum zu optimieren, um den für die Zellen verfügbaren Raum zu maximieren.
Genau das ist beispielsweise der Renault-Entwicklungsabteilung gelungen, als sie die Z.E. 50-Batterie für den neuen ZOE entwickelte: Bei vergleichbaren Abmessungen bietet die neue Batterie im Vergleich zur Vorgängergeneration eine um 20 % höhere Reichweite!
Neben der Nennkapazität wird die Reichweite eines Elektroautos auch von den Betriebsparametern seiner Batterie beeinflusst. Kälte erhöht beispielsweise den Innenwiderstand der Zellen einer Lithium-Ionen-Batterie, wodurch sich die verfügbare Energie und Leistung leicht verringern.
Von der Fähigkeit zur tatsächlichen Selbstständigkeit
Um diese Eigenschaft, die elektrochemischen Akkumulatoren im Allgemeinen eigen ist, auszugleichen, können thermische Regelsysteme integriert werden, die dafür sorgen, dass die Zellen ihren optimalen Temperaturbereich erreichen. Diese Vorrichtungen tragen dazu bei, auch mitten im Winter ein optimales Leistungsniveau aufrechtzuerhalten, insbesondere bei hoher Leistung des Elektromotors.
Die bei kaltem Wetter festgestellte Verringerung der Reichweite eines Elektrofahrzeugs ist in erster Linie auf den Energiebedarf für die Klimatisierung des Innenraums zurückzuführen. Während Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor diesen Bedarf durch die vom Motor abgegebene Wärme decken, muss ein Elektrofahrzeug dafür die Energie seiner Batterie nutzen.
Kapazität und Lebensdauer
Die fortschreitende Veränderung der inneren chemischen Zusammensetzung der Zellen führt schließlich zu einem Verschleiß, der im Laufe der Zeit und im Zuge der Ladezyklen die tatsächliche Kapazität der Batterie verringert.
Die Lebensdauer hängt von der Nutzungsintensität ab, doch allgemein geht man davon aus, dass eine Batterie die in der Automobilbranche geforderten Kriterien mindestens zehn bis fünfzehn Jahre lang erfüllt. Danach kann die Batterie für andere, weniger anspruchsvolle Anwendungen wiederverwendet werden: Man spricht dann von einem „zweiten Leben“, beispielsweise im Bereich der stationären Energiespeicherung.
Das Recycling wird erst Jahre später zum Tragen kommen.