Wie kann ich die Haltbarkeit des Akkus erhöhen?

Die Automobilhersteller geben aktuell auf ihre in Elektroautos verbauten Akkus eine Garantie von etwa 8 Jahren oder einer Laufleistung um die 160.000km.

Die meisten Automobilhersteller geben aktuell auf ihre in Elektroautos verbauten Akkus eine Garantie von etwa 8 Jahren oder einer Laufleistung um die 160.000km. Doch was ist an diesen Werten dran, welche Lebensdauer weisen die Energiespeicher tatsächlich auf und welche Faktoren führen zu schnellerem Verschleiß oder umgekehrt sogar zu einer noch längeren Haltbarkeit?

Auch uns hat dieses für die Zukunft vor allem am elektrischen Gebrauchtwagenmarkt sehr wichtige Thema interessiert, weswegen wir für euch mit einigen ExpertInnen gesprochen haben. Die spannenden Ergebnisse wollen wir euch selbstverständlich nicht vorenthalten.

Die relevantesten Faktoren um die Langlebigkeit des Akkus sicherzustellen sind:

Die Ladegeschwindigkeit

Der state of charge

Die Ladezyklen

Die Temperaturen

Die Ladegeschwindigkeit

Grundsätzlich ist es so, dass praktische Langzeiterfahrungen derzeit noch kaum vorhanden sind und man sich daher meist auf Berechnungen verlassen muss. Vielfach ist auch zu hören, dass langsameres Laden zu einer längeren Lebensdauer führen würde.

Es ist zwar tatsächlich so, dass eine geringere Ladegeschwindigkeit zu weniger Belastung in den Zellen führt. Allerdings fehlen auch hier die Langzeitwerte, inwieweit sich bei wie vielen Schnellladungen die Reichweite bzw. der state of health (SOH) ins Negative entwickeln. Ein wichtiger Faktor ist auch die Gesamtkapazität. So ist beim kleinen 17,6kWh Akku eines Smart EQ ForTwo eine Ladegeschwindigkeit von 22kW bereits eine Schnellladung, bei einem Audi e-tron mit einer sehr großen Kapazität von 95kWh wird bei unter 50kW Ladeleistung noch nicht ansatzweise von einer Schnellladung gesprochen.

Der state of charge (SOC)

Neben der Ladegeschwindigkeit ist es vor allem auch der Ladezustand an sich, der für mehr oder weniger Degradation mitverantwortlich ist. So fühlt sich der Lithium-Ionen-Akku im Bereich von etwa 50% am Wohlsten und verliert hier am Wenigsten an Kapazität. Besonders wichtig ist, das Auto niemals ganz leer einige Tage stehen zu lassen. Ebenso ungut ist es, den Akku auf 100% vollzuladen und danach 2 Wochen in den Urlaub zu fliegen. Der Schaden ist dann größer als bei einer regelmäßigen Nutzung des Autos. Auch im täglichen Betrieb ist es schonender für den Energiespeicher, mehr 50%-Ladungen durchzuführen als wenige 100%-Ladungen.

Die Ladezyklen

Prinzipiell sind dann etwa 1.000 100%-Ladezyklen möglich, danach sollte der Akku noch mindestens 75% seiner Ursprungskapazität aufweisen. Lädt man immer nur in kleineren Schüben, erhöht sich die Zyklenzahl erheblich. Bei dauerhaften 20%-Ladungen sind bereits um die 2.000 bis 2.500 Ladezyklen realistisch. Geht man nun von einer durchschnittlichen Tagesfahrleistung von 50km und einer Reichweite von 250km im vollgeladenen Zustand aus, so wäre beim täglichen Nachladen nur eine Kapazität von eben 20% zu laden. Bei 2.000 100%-Zyklen sprechen wir somit von einer theoretischen Haltbarkeit von über 27 Jahren bzw. 500.000km Fahrleistung, wo noch immer 75% Restkapazität übrig bleiben sollen. Wie viele Ladezyklen tatsächlich möglich sind hängt auch stark davon ab, wie viel Puffer im oberen und unteren Bereich freigehalten werden und wie viel Kapazität wirklich zur Nutzung freigegeben ist. Bei einem größeren Puffer im unteren Bereich verhindert man, dass sich der Akku tiefentlädt, bei einem größeren Puffer im oberen Bereich verhindert man, dass der Akku überladen wird. Wo diese Puffer angeordnet sind (im oberen, unteren Bereich oder beidseitig), das ist von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich.

Erwähnenswert ist, dass auch bei Unterschreiten dieser 75%-Marke der Akku nicht kaputt ist. Auch der plötzliche Batterietod ist nicht mehr als ein Mythos. Einzig und allein die Reichweite wird etwas geringer. Bei einem Tesla Model 3 LR, welches nach WLTP mit einem frischen Akku bis zu 560km schaffen soll, würde die Reichweite mit drei Viertel der Kapazität noch immer bei bis zu 420km liegen, ein Wert, der in der Praxis äußerst selten wirklich erforderlich ist. Man sollte jedoch eine Batterie, die bereits unter die 75%-Marke gefallen ist, nicht mehr durch extremes Beschleunigen oder Rekuperieren bzw. durch Schnellladungen belasten, da sie dann deutlich schneller kaputt geht. Aus diesem Grund werden diese Akkus dann auch eher für den stationären Einsatz (Energiespeicherung bei Wind-/Solaranlagen) verwendet.

Die Temperatur

Bei der Lithium-Ionen-Technologie ist die Thematik mit dem Laden noch lange nicht so kritisch zu betrachten wie die Umgebungstemperatur des Akkus. So kann es durchaus passieren, dass eine für 2 bis 3 Tage nicht genutzte Batterie bei -20°C Außentemperatur dauerhaft bis zu 1 % ihres SOH verliert. (Dies kann bei modernen Fahrzeugen durch das aktive Batteriemanagementsystem verhindert werden.)

Insbesondere bei einer sportlichen Fahrweise ist zu beachten, dass durch sehr starkes Beschleunigen, aber auch durch sehr starkes Rekuperieren hohe Temperaturen im Energiespeicher entstehen. Während die meisten Bauteile des Akkus bei heutigen Elektroautos durch eine Flüssigkeit gekühlt werden können, ist dies an der Anode nicht möglich. Eine hohe Leistungsabfrage führt damit durch die hohen Temperaturen zu einer rascheren Abnutzung an der Anode.

Weitere Forschungen

Generell gehen die Meinungen der ExpertInnen in die Richtung, dass im PKW-Bereich Kapazitäten um die 100kWh die Regel werden und Energiespeicher mit mehr als 200kWh im PKW-Segment keinen Sinn machen würden. Bei den Ladeleistungen ist man sich auch einig, dass mit 350kW wahrscheinlich das Ende erreicht ist, mehr als 400kW werden es wohl nicht werden.

Was die nächsten Technologiesprünge angeht, so gehen ExpertInnen derzeit von noch etwa 6 bis 8 Jahren aus, bis es größere Neuerungen geben soll. Dem widerspricht momentan Tesla – beim Battery-Day wurden gleich mehrere umfangreichere Innovationen der Batterietechnik präsentiert, welche bereits in den kommenden 3 Jahren verfügbar sein sollen. Der Festkörperakku, die wahrscheinlich größte und wichtigste Neuerung der gesamten Akkuentwicklung, wird laut ExpertInnen erst in rund 10 Jahren marktreif sein.

Jetzt gleich losfahren

Aus unserem Fuhrpark auswählen, sein Lieblingsauto konfigurieren und schon in ein paar wenigen Wochen mit seinem eigenen E-Auto losfahren!