Die verschiedenen Arten von Batterien für Elektroautos
Veröffentlicht am
Auch wenn sich die Lithium-Ionen-Batterie heute als bevorzugte Technologie für Elektroautos durchgesetzt hat, gibt es alternative Technologien, von denen manche schon sehr lange bekannt sind. Von der Blei-Säure-Batterie 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 ihrer Umweltbilanz, 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 Automobil, 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 beispielsweise den Anlasser. Die Bleibatterie bietet trotz ihrer großen Abmessungen und ihres hohen Gewichts nur eine begrenzte Kapazität, hat jedoch den Vorteil, dass sie sowohl kostengünstig als auch einfach herzustellen und zu recyceln ist. Bis in die 80er Jahre wurde sie als Hauptspeicher für Elektroautos eingesetzt, 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. Die „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-Entlade“-Zyklen beeinträchtigt. Ni-Cd-Batterien, die in den 90er Jahren für die Herstellung von Elektrofahrzeugen verwendet wurden, sind heute aufgrund der Toxizität von Cadmium verboten.
Nickel-Metallhydrid-Akku
Mit einer Leistung, die mit der der Ni-Cd-Technologie vergleichbar ist, konnten sich Nickel-Metallhydrid-Akkus (Ni-MH) aufgrund des Verzichts auf Schwermetalle nachhaltiger durchsetzen. Diese Technologie für tragbare Akkus war Anfang der 2000er Jahre die kostengünstigste: Deshalb dominierte sie den Markt für Hybridfahrzeuge bis zum Aufkommen der Lithium-Ionen-Technologie weitgehend.
Lithium-Ionen-Akku
Die Anfang der 90er Jahre entwickelte Lithium-Ionen-Batterie hat sich nach und nach sowohl im Verkehrsbereich als auch in der Unterhaltungselektronik als führende Technologie 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 deren Lebensdauer so weit wie möglich zu verlängern.
Vollfestkörper-Batterie
Die wissenschaftliche Forschung beschäftigt sich schon seit jeher mit dem Konzept der Festkörperbatterie, doch erst seit zehn Jahren lassen die erzielten Fortschritte vermuten, dass sie in ferner Zukunft auch in der Automobilbranche zum Einsatz kommen könnte.
Das Prinzip besteht darin, den flüssigen Elektrolyten der Batterien durch ein festes Material zu ersetzen, das in Form eines Kunststoffpolymers, von verdichteten anorganischen Pulvern oder einer Mischung aus beidem vorliegen könnte. Theoretisch hat diese Technologie nur Vorteile: Sie ermöglicht eine Erhöhung der Energiedichte und der 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!