Wie funktioniert die Batterie vom Elektroauto?
Ein Jahr ist es bereits her, dass Jaguar den Jaguar I-Pace Elektrowagen vorgestellt hat. Ab März 2018 kann er verbindlich bei uns gekauft werden. Ausgeliefert wird er jedoch zuerst an die Käufer, welche den Wagen bereits mit Anzahlung bei uns im Jaguar Autohaus vorbestellt haben. Inzwischen haben 200 Testwagen mehr als 11.000 Stunden zurückgelegt. Gab Jaguar eine theoretische Reichweite von 500 Kilometern bekannt, kann von einer realistischen Reichweite von 400 Kilometern ausgegangen werden. Bisher ist der Jaguar I-Pace im Test 320 Kilometer ohne Aufladung gefahren. Die finale Reichweite wird sich jedoch bis zum Verkauf noch deutlich erhöhen.
Elektroautos sind nur dann CO2 neutral, wenn die Sonne als superflüchtige Kraft längerfristig zur Verfügung steht. Ökostrom in einem Energiesammler zu verpacken ist als Technik schon lange bekannt. Aber schwer zu beherrschen. Denn ein Auto wiegt um die zwei Tonnen und soll am besten noch von München nach Frankfurt fahren können. Und auch die vollständige Aufladung sollte in maximal 25 Minuten erfolgen. Deshalb sucht die halbe Welt nach dem Super-Akku. Das Maß aller Dinge ist im Jahr 2017 immer noch der Lithium-Ionen-Akku. Den Akkumulatoren-Markt beherrschen derzeit Samsung und LG Chem aus Südkorea, sowie Panasonic aus Japan. Ein großes Problem ist auch die Temperatur. Denn ein Akku arbeitet am besten bei 25 Grad Celsius und fällt die Temperatur auf 0 Grad Celsius, verliert der Akku um die 30 % seiner Reichweite. Bedingt auch dadurch, dass geheizt werden muss.
Größtes Problem ist die Tatsache, dass in einem Liter Benzin die 70-fache Energie steckt als in einem Lithium-Ionen-Akku. Denn mit einer 200 Kilogramm schweren Batterie, welcher 6.500 Euro kostet und nur für gut 200 Kilometer reicht, wird man den Großteil der Menschen nicht zur Umkehr bewegen.
Warum ist der Bau eines Akkus für ein Elektroauto so kompliziert?
Lithium-Ionen Akkus werden seit 1990 massenhaft hergestellt und verbaut. Und Tesla begann ab 2004 Autos zu bauen. Kauft die Akkus jedoch noch immer von Panasonic ein. Selbst Tesla hat sich noch nicht an die Entwicklung der Akkus gewagt. Denn die chemischen Vorgänge sind schwer zu beherrschen und hochkomplex. Die Elektrode besteht aus zumeist drei bis vier Materialien und die perfekte Zelle lässt sich auch nicht am Computer simulieren. Entwickelt wird im Labor. Und Laborrekorde wie beim Start-up Envia brachten zwar Rekorde, aber auch die Insolvenz. Und GM hat einen Akku erschaffen, der jedoch nur drei Zyklen durchhielt und dann 50 Prozent seiner Leistung verlor. Ziel muss es sein, die Stickoxide und den Feinstaub im Stadtklima zu reduzieren und die Umweltbilanz zu verbessern. Denn derzeit tragen die Verbrenner mit 18 Prozent am gesamten Treibhausausstoß bei.
Logischerweise produzieren auch Elektroautos bei der Herstellung eine negative Umweltbilanz. Die Produktion einer Batterie verschlingt im Durchschnitt um die 75.000 Kilometer Treibhausgase eines Verbrenners. Die Umweltbilanz wird also erst nach Jahren sichtbar. Und auch nur dann, wenn Strom aus regenerativen Energien genutzt wird. Trotzdem ist der Umstieg ökologisch sinnvoll. Denn Elektroautos stoßen keine Stickoxide aus. Aber wenn die Dieselfahrzeuge nach Afrika verkauft werden, verlagert sich nur das Problem. Elektroautos müssen klimaneutral hergestellt werden und alte gebrauchte Lithium-Ionen-Akkus müssen recycelt werden. Warten wird das Problem nicht lösen und wer es sich leisten kann, sollte baldmöglichst auf einen Elektrowagen umsteigen. Der Jaguar I-Pace wäre eine mögliche Alternative in die Zukunft.
Wie funktioniert ein Lithium-Ionen-Akku für Elektroautos?
Dieser Akku besteht aus zwei Elektroden, und zwar der Anode und der Kathode. Beide werden durch das Elektrolyt getrennt. Wird gefahren, gibt die Anode beim Entladen Elektronen ab, die zur Kathode wandern. Dort werden diese eingelagert. Wird der Elektrowagen geladen, werden die Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode gesendet und lagern sich dort ein.
Kann ein Akku eines Elektrowagens brennen?
Lithium ist leicht und brennt. Liegt die Temperatur über 250 Grad Celsius, reagiert das Lithium mit anderen Bestandteilen in der Akkuzelle. Dadurch entsteht noch mehr Wärme und ab 300 Grad Celsius beginnt das Elektrolyt zu brennen. Deshalb hat jeder Akku eines Elektrowagens eine Temperaturüberwachung und schaltet sich notfalls ab. Würde dies nicht passieren, könnte der Wagen zu brennen beginnen. Im Regelfall brennt ein Elektroauto genauso wenig wie ein Benziner.
Wie lange hält der Lithium-Ionen-Akku für das Elektroauto?
Wie bei einem Laptop wird die Lebensdauer in Ladezyklen gemessen. Dieser Artikel wurde auf einem MacBook Air geschrieben, der bereits mehr als 1.000 Ladezyklen hinter sich hat. Aber auch bei einem Apple lässt sich Energie sparen durch Bildschirmschoner, geringere Helligkeit des Monitors, Stromsparmodus und Ausschalten von WLAN und Bluetooth, wenn es nicht benötigt wird. Dadurch hält die Batterie länger, wenn auch nur maximal um die 1.000 Ladezyklen. Ein Auto kann zwischen 500 und 1.000 Mal geladen werden, was um die 150.000 Kilometer entspricht. Je nachdem wie gefahren wird und wie man elektrische Verbraucher anschaltet. Wird zwischen 20 Prozent und 80 Prozent geladen, verlängert dies die Lebensdauer. Und nach 1.000 Zyklen hat die Batterie noch knapp 80 Prozent der ursprünglichen Leistung. Wer also zuvor 300 Kilometer fahren konnte, schafft nach sieben Jahren noch 240 Kilometer. Der Akku muss also nach sieben Jahre nicht getauscht werden, wie oftmals geschrieben wird.
Welche Alternativen gibt es zum Lithium-Ionen-Akku?
Wenn man nach einer Batterie sucht, welche mehr Ladezyklen aushält, (ohne Kapazitätsverlust) wird man derzeit keine Alternative finden. Es gibt zwar Ansätze aber keine Batterie für die praktische Anwendung.
