E-Auto-Akku: So funktioniert und so lange hält die Batterie
Wie lange halten E-Auto-Akkus, wie verlängert man die Lebensdauer?
Bild: Mercedes-Benz AG
Inhaltsverzeichnis
- Wie funktioniert eine Elektroauto-Batterie?
- Welche Varianten von E-Auto-Batterien gibt es?
- Aus welchen Rohstoffen bestehen E-Auto-Batterien?
- Wie lädt man ein E-Auto am besten?
- Wie ist die CO2-Bilanz einer E-Auto-Batterie?
- Wie lange hält eine Elektroauto-Batterie?
- Wie lassen sich Elektroauto-Akkus reparieren?
- Welche drei Lade-Fehler sind Gift für den Akku?
- Welche Kapazität haben E-Auto-Batterien?
- Was kostet die Batterie eines E-Autos?
- Kann man bei E-Autos den Akku wechseln statt laden?
- Wie sieht die Zukunft der E-Auto-Batterie aus?
- Wie werden alte E-Auto-Batterien entsorgt?
Der Akku ist beim E-Auto das zentrale Bauteil, das Batteriesystem ist Energiespeicher und Kraftzentrum zugleich. In den vergangenen Jahren wurden neue E-Autos mit immer größer werdender Akku-Kapazität ausgerüstet, es gibt Fortschritte beim Energiemanagement und der Ladeinfrastruktur. Mit größeren Akkus gerät auch das schnellere E-Auto-Laden stärker in den Fokus.
Die Akku-Kapazität der Antriebsbatterie entspricht dem Tankinhalt beim Verbrenner-Pkw: Sie bestimmt in Verbindung mit dem Stromverbrauch des E-Antriebs die Reichweite von Elektroautos. Je größer sie bemessen ist, desto besser ist die Alltagstauglichkeit. Denn bei größerer Speicherleistung kommt der Wagen weiter; das E-Auto muss seltener an die Ladestation.
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Akkus speichern Strom, indem sie chemische in elektrische Energie umwandeln. E-Auto-Akkus arbeiten wie 12-Volt-Autobatterien in zwei Richtungen: Sie können Elektrizität erst aufnehmen und später abgeben – und das in vielen Wiederholungen, genannt Ladezyklen.
Jeder Akkumulator besteht aus zwei Elektroden. Sie befinden sich in einem Elektrolyt, der das leitende Medium darstellt. Der Elektrolyt kann flüssig sein, aber je nach Akku-Typ auch aus Gel oder neuerdings aus einem Feststoff. Die beiden Elektroden (Anode und Kathode) werden durch eine poröse Wand, den Separator, voneinander getrennt. Sie verhindert, dass es zu einem Kurzschluss kommt. Während sich die Elektronen an der Anode sammeln, sind sie auf der Kathode in Unterzahl. Diese Differenz beschreibt die elektrische Spannung. Wird ein Verbraucher zugeschaltet, wandern die überschüssigen Elektronen über Kabel von der Anode zur Kathode – dann fließt Strom.
Bei Mercedes werden die elektrischen Modelle mit der Bezeichnung EQ versehen.
Bild: Mercedes-Benz AG
Durch den Wechsel der Elektronen zwischen den Elektroden entstehen Ladungsunterschiede an Anode und Kathode. Diese werden durch die Lithium-Ionen ausgeglichen. Wird der Akku geladen, bewegen sie sich vom Elektrolyt getragen durch den Separator. Der Ladestrom schiebt die bei der Entladung gewanderten Elektronen bzw. Ionen wieder zurück zur Anode. Lithium-Ionen-Akkus zeichnen sich durch eine kompakte Bauform bei gleichzeitig hoher Kapazität aus.
Sie bestehen aus vielen einzelnen Modulen, die sich wiederum aus vielen einzelnen Zellen zusammensetzen. Die Batteriezelle ist die kleinste Einheit im Akkusystem. Moderne Systeme setzen auf sogenannte Pouch-Zellen, die von ihrer Bauart her Handy-Akkus ähneln. Beim VW ID.3 ergeben 24 solcher Zellen ein Akku-Modul. Bis zu zwölf Module ergeben am Ende ein Batterie-Paket im elektrischen VW. Aber auch mehr oder weniger Module sind möglich. Die Anzahl von Zellen und Modulen bestimmt die Kapazität des Akkus.
Wegen ihrer hohen Energie- und Leistungsdichte werden in E-Autos meist Lithium-Ionen-Akkus verbaut. Sie nutzen Kathoden aus Lithium-Metalloxid, während die Anode meist aus Grafit besteht. Das erklärt auch, warum Elektroautos erst seit knapp 20 Jahren existieren: Zuvor gab es die Energiespeicher nicht, deren Energiedichte notwendige Elektroauto-Reichweiten ermöglichten.
In Deutschland gibt es in E-Autos überwiegend zwei Formen der Zellchemie: NMC (Nickel, Mangan, Kobalt) oder LFP (Lithium-Eisenphosphat). Die beiden weisen unterschiedliche Eigenschaften auf – und haben nicht den gleichen Preis. NMC-Zellen haben eine sehr gute Energiedichte, sind sehr leistungsfähig, arbeiten aber nur bei Wohlfühltemperatur optimal, weswegen die Zellen aufwendig gekühlt und geheizt werden müssen. Deshalb sind NMC-Zellen relativ teuer.
LFP-Zellen dagegen beinhalten kein hochpreisiges Nickel und kein Kobalt, zudem sind sie robust. Die Dauerhaltbarkeit ist hoch, das Risiko des "thermischen Durchgehens" (Brandgefahr) sehr gering. Bei großer Kälte allerdings muss mit dem Ladestrom die Batterie zuerst beheizt werden, bevor es richtig losgeht. Weil zusätzlich die Energiedichte schlechter als bei NMC und die Reichweite niedriger ist, kommen LFP-Zellen praktisch nur bei Einstiegsversionen von E-Autos vor, wie zum Beispiel Teslas Model 3 und Model Y mit Heckantrieb. Auch VW will den ID.2 ab 2025 in der Grundversion so anbieten.
Zur Herstellung von Batterien für Elektroautos dienen Rohstoffe wie Lithium, Nickel, Kobalt, Grafit und Mangan. Ihr Abbau machte vor einer Zeit in Ländern wie Chile oder dem Kongo Schlagzeilen wegen Umweltschäden, Sinken des Grundwasserspiegels und Kinderarbeit.
Lithium und Kobalt gehören (noch) zu den wichtigsten Rohstoffen in einer E-Auto-Antriebsbatterie.
Bild: BMW
Die großen Autohersteller greifen mittlerweile auf in Australien gefördertes Lithium und Kobalt zurück. Erprobt werden darüber hinaus Herstellungsverfahren mit Kunststoff, Schwefel, Magnesium oder Silizium. Silizium wird immer häufiger dem Grafit an der Anode beigemischt. Der Effekt: deutlich schnelleres Laden und steigende Energiedichte.
Wie werden Autoakkus gefertigt?
Die meisten Batteriezellen sind in den Formaten zylindrisch, prismatisch und dem dünnen Pouchformat gefertigt. Die Form hat nichts mit dem Inhalt zu tun, welches Format sich durchsetzen wird, ist noch unklar. Häufig verwendet werden Pouchzellen, auch Lithium-Ionen-Polymer-Batterie genannt. Ihre Vorteile: einfache Zellstruktur und damit große Effizienz, niedrige Produktionskosten, hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit. Laut Fraunhofer Institut besitzt die Pouchzelle die größten Potenziale für die Optimierung der Energiedichte.
Die prismatische Zelle besteht meist aus gestapelten Anoden und Kathodenpaketen, dem "Zell-Stack". Sie hat ein festes metallisches Gehäuse und zeichnet sich auf Modulebene durch eine nahezu perfekte Kombination aus Energiedichte und Sicherheit bei langer Lebensdauer aus. Diese Bauform wird bislang u. a. von Audi und BMW und ab 2025 zu 80 Prozent vom gesamten VW-Konzern verwendet. Prismatische Zellen können wegen ihrer Kastenform besonders platzsparend in das Gehäuse zwischen den Achsen integriert werden.
Die Rundzellen von BMW sollen ab 2025 eine um 20 Prozent höhere Energiedichte haben und 30 Prozent mehr Reichweite ermöglichen.
Bild: BMW
Die zylindrische Zelle (Rundzelle) steckt in den meisten Teslas, dem Lucid Air und dem Pick-up Rivian R1T. Aber auch BMW will künftig auf die Rundzelle setzen. Weit verbreitet ist der Typ 21700. Lange Streifen der einzelnen Materialien sind in einem zylindrischen Metallgehäuse aufgerollt. Vorteile: die automatisierte Fertigung und die hohe Lebensdauererwartung. Nachteilig sind die aufwendige Kühlung und der Verlust an Bauraum durch die Zwischenräume. Die Batteriepacks von Tesla haben derzeit noch die höchste Energiedichte und damit das geringste Gewicht aller derzeit in E-Fahrzeugen eingesetzten Akkus.
Generell gilt: Ein Ladestand von 20 bis 80 Prozent ist am günstigsten für einen E-Auto-Akku – insbesondere im Ruhezustand, also wenn man das Auto längere Zeit abstellt. Extreme Ladestände reduzieren wegen zu hoher oder zu niedriger Spannungen innerhalb der Batteriezellen deren Lebensdauer. Weil Schnellladen den Akku schneller altern lässt, sollte möglichst wenig an Schnellladesäulen geladen werden, also im Idealfall nur bei Fernreisen mit dem Elektroauto. Dagegen sehr langsames Laden an der Netzsteckdose (Schuko-Laden) schont zwar den Akku, doch dafür bringt es sehr hohe Ladeverluste. Auch extreme Temperaturen im Sommer oder Winter sind ungünstig – das E-Auto sollte also, wenn möglich, im Schatten oder in der Garage parken. (Lesen Sie auch: So schnell laden E-Autos wirklich!)
Ein Akku sollte idealerweise direkt vor der Fahrt geladen werden. Das Auto mit vollem Akku ungenutzt längere Zeit stehen zu lassen, ist schlecht. Experten ziehen hier der Vergleich zu einem gespannten Gummiband, das seine Flexibilität verliert. Auch reduziert ein großer Lade-Hub von 10 auf 90 Prozent der Kapazität die Lebenserwartung stärker als das Laden von 30 auf 50 oder von 60 auf 80 Prozent. Allerdings sollten diese Hinweise nicht allzu dogmatisch betrachtet werden.
Warum ist 800-Volt-Bordelektrik wichtig?
E-Auto-Batterien arbeiten meist mit hohen Spannungen, um schnelles Laden zu ermöglichen. Beim VW ID.3 beispielsweise liegen im System 408 Volt an, die Systemspannung im Porsche Taycan oder auch in Kia EV6 oder EV9 liegt sogar bei 800 Volt, also dem annähernd 3,5-fachen der klassischen Haushaltsspannung von 230 Volt. Um bei diesen hohen Spannungen den Energiefluss zu steuern, bedarf es einer Leistungselektronik. Die dient neben dem Energiemanagement auch als Wechselrichter, der den im Akku gespeicherten Gleichstrom in Wechselstrom für den E-Motor umwandelt. Für die Bereitstellung des klassischen 12-Volt-Bordnetzes sorgt ein Gleichstrom-Wandler. Diese Autos arbeiten mit 800-Volt Bordnetz, neuerdings sogar mit bis zu 1000 Volt. Übrigens scheint die Reise hin zu höherer Bordspannung zu gehen, die ersten Modelle mit 1000 Volt kommen derzeit auf den Markt.
Die Leistungselektronik ist das Gehirn des E-Antriebs. Mithilfe intelligenter Frequenz- und Amplitudensteuerung (Begrenzung der Spannung) regelt der Wechselrichter die Leistung der E-Maschine. Während die Frequenz des Wechselstroms die Geschwindigkeit des Autos bestimmt, ist die Amplitude am Ende für die Leistung verantwortlich. Die Leistungselektronik im E-Auto erzeugt also aus dem in der Batterie gespeicherten Gleichstrom genau den Wechselstrom, der für die aktuelle Fahrsituation benötigt wird.
Was wiegen Elektroauto-Batterien?
Das Gewicht einer Elektroauto-Batterie liegt meist zwischen 200 und 700 Kilogramm. Der Akku des Kleinstwagens VW e-Up (36,8 kWh Kapazität) wiegt 248 kg, die Batterie eines Tesla Model 3 mit 75 kWh kommt auf 478 Kilo, beim Mercedes EQC wiegt der Leistungsspender schon 650 Kilo. Entscheidend sind die Energiedichte (Wh/kg; gespeicherte Energie pro Kilogramm) und die Leistungsdichte (W/kg; Leistungsabgabe pro Kilogramm).
Die Herstellung der Batterie verbraucht am meisten Energie und verursacht den größten CO2-Abdruck beim Bau eines Elektroautos. Der Abbau der nötigen Rohstoffe geht mitunter mit enormen Risiken für die Umwelt einher. Ein einheitliches Bild zum CO2-Abdruck eines E-Auto-Akkus zu zeichnen, fällt schwer. Nur der Vergleich um Verbrenner fällt leicht: Die CO2-Bilanz fällt generell zugunsten von E-Auto aus.
Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die Herstellung eines E-Autos 70 bis 130 Prozent mehr CO2 verursacht als die Produktion eines Verbrenners. Aber E-Autos können das über ihre Lebensdauer wieder kompensieren, denn nach der Produktion stoßen sie (lokal) kein CO2 mehr aus. Je länger man ein E-Auto fährt, desto günstiger ist es also fürs Klima – sofern grüner Strom geladen wird.
Die Technik schreitet weiter rasant voran. Bisher waren Fachleute davon ausgegangen, dass moderne E-Auto-Batterien im Schnitt 300.000 Kilometer halten. Einer aktuellen Studie zufolge halten die Akkus im Alltag meist länger, als die Tests unter Laborbedingungen vorhersagen.
Mittlerweile ist klar: Fahrakkus halten viel länger als die Autos, in die sie eingebaut werden. Insofern geht ihre Lebensdauer über die Garantiezeit weit hinaus: Die meisten Autohersteller gewähren bisher eine Garantie auf die Lebensdauer einer E-Auto-Batterie von acht Jahren oder 160.000 Kilometern. Mercedes gewährt zehn Jahre bzw. 250.000 km bei der Luxuslimousine EQS.
Das kanadische Unternehmen Geotab mit Millionen von Kunden weltweit analysiert per Fernüberwachung E-Auto-Akkus. Seine Berechnung: Elektroauto-Akkus halten inzwischen eine Million Kilometer. Und danach sind sie in der Regel auch nicht kaputt, sondern ihre Kapazität ist auf unter 70 Prozent des ursprünglichen Speichervermögens gesunken. Somit wären sie auch weiterhin nutzbar, müssen nur häufiger geladen werden. Der regelmäßige Kapazitätsverlust, Degradation genannt, beträgt aktuell laut Geotab jährlich nur 1,8 Prozent.
Für die Einschätzung der Lebenserwartung sollte man berücksichtigen: je mehr Ladezyklen, desto mehr altert der Akku. In dieser Hinsicht lohnt es sich, ein Auto mit größerem Akku zu kaufen, denn das muss man seltener aufladen. Die Degradation verläuft überwiegend linear. Nur zu Beginn und zum Ende der Lebenszeit verläuft die Kurve der Kapazitätsabnahme etwas steiler.
Die typische Alterung eines Akkus – Degradation genannt – ist bekannt: Sie nimmt pro Ladevorganz langsam immer weniger Ladung an und entleert sich schneller, sodass ihre Praxistauglichkeit irgendwann eingeschränkt ist. Das muss aber nicht zwangsläufig das Ende bedeuten, denn Traktions-Akkus lassen sich auf relativ einfache Art instandsetzen.
Die Reparatur funktioniert, indem einzelne Zellen getauscht werden. Ist eine Zelle defekt, fällt im Rest die Spannung ebenfalls ab. Mit dem Tausch der schadhaften Zelle lässt sich die Gesamtleistung auf fast die ursprüngliche Höhe anheben.
Bild: ZDK/ProMotor/T.Volz
Ein aktuelles Beispiel der Berliner Elektroauto-Spezialwerkstatt EV Clinic macht das deutlich: Angeliefert wurde ein Smart ED des Baujahrs 2013. Der Eigentümer hat es auf eine Laufleistung von über 300.000 km gebracht. Nun schien der Akku verbraucht, seine Kapazität war auf etwa 75 Prozent des Speichervermögens geschrumpft. Doch nur drei von 93 Zellen musste die EV Clinic tauschen, dann war die Kapazität wieder bei 95 Prozent, also recht nahe am Zustand eines neuen Akkus! Kostenpunkt: 900 Euro.
Je schlechter man einen Akku behandelt, desto schneller altert er. Diese sollte man für ein langes Akkuleben berücksichtigen, zugunsten des State of Health (SoH) des Akkus:
1. Schnellladen lässt den Akku schneller altern. Daher sollte man möglichst nur dann schnell laden, wenn es sich nicht vermeiden lässt, zum Beispiel bei Fern- und Urlaubsreisen mit dem E-Auto.
2. Auch das Abstellen mit vollem Akku schadet den Batteriezellen. Je länger bzw. häufiger man den Wagen mit vollem Akku stehen lässt, desto mehr sinkt die Lebenserwartung. Auch der Umfang der sogenannten Lade-Hübe stellt einen Einfluss dar: Wer häufig von ganz leer auf ganz voll lädt, dessen Batterie altert schneller als eine, die nur kleine Hübe (zum Beispiel von 20 auf 50 Prozent) erhält.
3. Eine hohe Außentemperatur verringert die Lebensdauer von Elektroauto-Akkus bei stehendem Auto. Versuchen Sie also im Sommer möglichst im Schatten zu parken, oder – noch besser – in einer Tiefgarage.
2. Auch das Abstellen mit vollem Akku schadet den Batteriezellen. Je länger bzw. häufiger man den Wagen mit vollem Akku stehen lässt, desto mehr sinkt die Lebenserwartung. Auch der Umfang der sogenannten Lade-Hübe stellt einen Einfluss dar: Wer häufig von ganz leer auf ganz voll lädt, dessen Batterie altert schneller als eine, die nur kleine Hübe (zum Beispiel von 20 auf 50 Prozent) erhält.
3. Eine hohe Außentemperatur verringert die Lebensdauer von Elektroauto-Akkus bei stehendem Auto. Versuchen Sie also im Sommer möglichst im Schatten zu parken, oder – noch besser – in einer Tiefgarage.
Was schadet Batterien mehr: Hitze oder Kälte?
In der Sahara altert ein Akku schneller als in der gemäßigten Zone. Aber das geschieht nicht durch die Fahrt in großer Hitze: Währenddessen wird er aktiv gekühlt. Der Alterungsprozess läuft vor allem im passiven Zustand ab, wenn das Auto nicht genutzt wird. Umgekehrt lässt auch große Kälte den Akku schneller altern – und auch hier sind Fahrten im Winter kein Problem, weil moderne Akkus eine Batterieheizung haben. Generell schadet Kälte dem Akku weniger als Hitze.
Akkus mit mehr Batterie-Modulen erlauben eine größere Kapazität, vergrößern die Reichweite eines E-Autos. Außerdem ist das Alter der E-Auto-Batterie für die Kapazität mitentscheidend, wie auch die Energiedichte, also wie viel Energie bei welchem Gewicht gespeichert werden kann. Die Größe der Akkus variiert: Die Batterie des Kleinstwagens VW e-Up fasst 36,8 kWh. Der Akku des Mercedes-SUV EQA fasst 66,5 kWh, der der Oberklasse-Sportlimousine Porsche Taycan Turbo 93,4 kWh, beim Tesla Model S sind es sogar 103,9 kWh. (Dies sind die E-Autos mit dem größten Akku.)
Wo sitzt die Batterie im Elektroauto?
Die Zellmodule befinden sich im Akkugehäuse, das die einzelnen Module vor Beschädigungen schützt. Werden sie direkt ins Gehäuse eingesetzt, nennt man das Cell-to-Pack. Bei der neuartigen Bauweise Cell-to-Body ist der obere Deckel des Akkupacks gleichzeitig der Innenraumboden.
Bei neuen E-Autos setzt sich der Akku aus vielen Modulen zusammen. Er befindet sich meist im Fahrzeugboden.
Bild: Volkswagen AG
Alle wichtigen Bauteile finden ihren Platz innerhalb des massiven Grundträgers, der als Crashrahmen dient. Beim MEB (Modularer E-Antriebs-Baukasten) von Volkswagen findet sich in der Bodenplatte außerdem das Kühlsystem für die Batterien. Verbunden werden alle Bauteile durch Hochvolt-Kabel.
Die Batterie ist die teuerste Komponente eines E-Autos. Von 6000 Euro bei einem Mittelklassewagen reicht das Spektrum bis zu 20.000 Euro bei einem Luxus-E-Auto von Tesla (offizielle Angaben macht Tesla nicht). Viel hängt vom Marktpreis für Lithium ab, der stark schwankt – im Jahr 2022 zwischen 30 und 80 Dollar pro Kilogramm. Die Kosten senken könnte die vermehrte Verwendung von günstigerem Natrium. Die Preise für Tauschakkus werden von den Herstellern ungern genannt.
Die Marke von 100 Euro pro Kilowattstunde wird in der Branche immer wieder als Punkt genannt, ab dem Elektroautos beim Preis mit vergleichbaren Verbrennern gleichziehen könnten. Der E-Auto-Pionier Tesla steuert diese Marke an. Mit dem geplanten Bau von sechs "Gigafabriken" will VW die 100-Euro-Marke deutlich unterschreiten, die Akkukosten halbieren. Ein Lichtblick: Oftmals lassen sich Akkus reparieren, indem nur einzelne Zellen oder Module getauscht werden.
Batterie mieten oder kaufen?
Das Mieten der Batterie reduziert den Anschaffungspreis des Elektroautos. Das bietet aktuell zum Beispiel der chinesische Hersteller Nio an, auch fahren noch viele Renault Zoe mit älteren Mietakkus. Die Kosten verteilen sich bei einer Batteriemiete monatlich über mehrere Jahre hinweg. Vorteil: Es werden Leistungsfähigkeit (also Speicherkapazität), Pannenservice und ein Austausch im Falle eines Defekts garantiert. Allerdings gibt es oft beim Kauf eine Haltbarkeitsgarantie über mehrere Jahre bzw. eine gewisse Anzahl gefahrener Kilometer. Bei einem möglichen (kostenlosen) Austausch während einer Miete bleibt der Wiederverkaufswert des E-Autos höher. Alleerdings bietet kaum ein Hersteller mehr eine Batteriemiete an.
Verschiedene Konzepte sollen das Wechseln von E-Auto-Batterien in nur wenigen Minuten ermöglichen, allerdings steckt das System noch in den Kinderschuhen. Tesla versuchte sich am Thema Wechselakku, ohne jedoch Konkretes hervorzubringen.
Nio arbeitet intensiv am Akkutausch-System und hat bereits die erste Wechselstation in Europa eröffnet.
Bild: NIO
Am weitesten bei der Battery-Swapping-Technik ist China. So hat Nio in seinem Heimatland bereits gut 2480 Wechselstationen am Start (Stand: Oktober 2024). In Deutschland sind mittlerweile 16 Power Swap Stations (PSS) in Betrieb, in Europa sind es 44. Ein Test von AUTO BILD in der Power Swap Station (siehe Video) verlief positiv. Bis 2025 sollen es 4000 PSS weltweit werden, 1000 davon außerhalb Chinas.
Lade-Fehler bei E-Autos
Diese Dinge sind Gift für den Akku
Bild: Mercedes-Benz AG
Beim Prinzip Wechselakku besteht noch das Problem der Herstellerabhängigkeit. Mittlerweile haben Nio und Geely zusammen mit Beijing Electric Vehicle und der chinesischen Regierung einen Standard ausgearbeitet. Über eine App sollen Interessierte die Größe des neuen Akkus wählen sowie den Standort und die Zahl der vorhandenen Batterien der Anlagen abfragen können. Das System hat Vorteile, aber derzeit hat es nicht den Anschein, als würden auf Sicht Wechselakkus eine Alternative zum Laden an Ladesäulen darstellen.
Die weitere Entwicklung von E-Auto-Akkus setzt auf das Optimieren von aktuellen Li-Ionen Akkus. Dazu gehört der Einsatz effizienterer Technik oder die Verwendung neuer Rohstoffe wie beim Natrium-Ionen-Akku mit besseren Eigenschaften oder verbesserter Anordnung der Bestandteile. Ziel ist eine höhere Energiedichte und ein geringerer Ressourcenverbrauch oder auch ein weniger kälteempfindlicher Akku, der auf robuste Elektrolyte setzt und sich zugleich schneller aufladen lässt. Außerdem kommt die Entwicklung neuer Technologien ins Spiel, so wird am Lithium-Schwefel- oder auch am Aluminium-Schwefel-Akku
geforscht.
geforscht.
Wie vielversprechend sind Feststoffakkus?
So gelten Feststoffakkus als großer Schritt in der Entwicklung der Batterien: Sie setzen auf Feststoffe anstelle von flüssiger Elektrolyte. Die Vorteile sind eine höhere Energiedichte, weniger Komplexität und eine günstigere Herstellung. Schon 2027 könnten Feststoffakkus verfügbar sein, die für 1200 km Reichweite in zehn Minuten zu laden sind. Neben Toyota arbeiten auch Mercedes, BMW, Ford, Stellantis und VW mit Partnern an der Entwicklung von Festkörperbatterien. Hier gibt es Details zur Zukunft des Akkus.
Nach dem ersten Einsatz in Elektroautos bekommen viele E-Auto-Akkus ein "Second Life" als stationärer Speicher für Privathaushalte. Sie können aber auch zusammengeschaltet werden als Großspeicher in Gebäuden und Fabriken oder kommunalen Gebäude. Das "zweite Leben" kann zehn weitere Jahre lang währen. Wenn auch das vorbei ist, geht's zum Akku-Recycling. Dabei werden derzeit noch vor allem Aluminium, Stahl und Kunststoffe aus Gehäusen und Komponenten der Akkus rückgewonnen. Das Recyceln der weitaus wichtigeren Rohstoffe im Akku ist derzeit noch teuer. Zurückgewinnen wollen Forscher vor allem Lithium und Kobalt, aber auch Grafit. Eine 50-kWh-Batterie enthält ungefähr:
- 6 kg Lithium
- 10 kg Mangan
- 11 kg Kobalt
- 32 kg Nickel
- zwischen 50 und 100 kg Grafit.
Bis 2030 sollen nach Berechnungen der Denkfabrik "Agora Energiewende" rund zehn Prozent des Batterie-Rohstoffbedarfs durch Recycling gedeckt werden.
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