Elektroautobatterien gehören zu den wichtigsten und innovativsten Technologien in der Automobilindustrie und stellen einen Schlüssel für den Übergang zur Elektromobilität dar. Die Entscheidung, die Hersteller bei der Auswahl einer bestimmten Batterietechnologie treffen, ist ein entscheidender Faktor für die Leistung, Effizienz und Nachhaltigkeit von Elektroautos.
Es gibt verschiedene Arten von Batterien mit jeweils spezifischen Eigenschaften hinsichtlich Energiedichte, Leistung, Lebensdauer, Sicherheit und Kosten. Die Wahl der Batterietechnologie durch Automobilhersteller hängt von mehreren Faktoren ab, beispielsweise der besten Kompatibilität mit dem Fahrzeug, den Bedürfnissen des Endverbrauchers, den Kosten und der Verfügbarkeit von Materialien.
Die technologische Forschung in diesem Bereich findet statt wie nie zuvor und stellt eine Herausforderung und eine Chance für die Automobilindustrie und für die Gesellschaft insgesamt bei der Schaffung einer zunehmend elektrischen Mobilität dar.
Doch welche Batterietypen für Elektroautos gibt es heute? Lass es uns herausfinden.
Blei-Säure-Batterien
In Elektroautos wurden in der Vergangenheit Blei-Säure-Batterien verwendet, die jedoch nach und nach durch fortschrittlichere Batterietechnologien ersetzt wurden. Blei-Säure-Batterien haben im Vergleich zu modernen Batterien eine relativ geringe Energiedichte, wodurch sie die Reichweite des Elektroautos deutlich einschränken.
Darüber hinaus haben sie eine kurze Nutzungsdauer und das Aufladen dauert lange. Aus diesen Gründen wurden Blei-Säure-Batterien durch fortschrittlichere Batterietechnologien wie Lithium-Ionen-Batterien ersetzt.
In einigen Spezialanwendungen wie Golfwagen, Gabelstaplern und Booten werden jedoch weiterhin Blei-Säure-Batterien verwendet.
Nickel-Metallhydrid-Batterien
In einigen Elektroautos kamen in der Vergangenheit Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH) zum Einsatz, die jedoch größtenteils durch Lithium-Ionen-Akkus ersetzt wurden.
NiMH-Akkus haben eine etwas höhere Energiedichte als Blei-Säure-Akkus, aber eine geringere als Lithium-Ionen-Akkus. Darüber hinaus sind sie weniger effizient als letztere und haben eine kürzere Nutzungsdauer.
Lithium-Ionen-Batterien
Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) sind derzeit die beliebteste Batterietechnologie in Elektroautos. Li-Ionen-Batterien haben eine hohe Energiedichte, das heißt, sie können auf relativ kleinem Raum eine große Energiemenge speichern.
Dadurch eignen sie sich besonders für Elektroautos, bei denen der Platz begrenzt ist. Darüber hinaus verfügen Li-Ionen-Batterien über einen hohen Wirkungsgrad, was bedeutet, dass sie Energie mit geringem Energieverlust in Form von Wärme speichern und wieder abgeben können. Dadurch eignen sie sich für Anwendungen, bei denen es auf Energieeffizienz ankommt, etwa bei Elektroautos. Allerdings reagieren Li-Ionen-Akkus empfindlich auf Temperatur und mechanische Beschädigungen, was ihre Effizienz beeinträchtigen kann.
Lithium-Eisenphosphat-Batterien
Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) sind eine relativ neue Batterietechnologie, werden jedoch in Elektroautos immer beliebter. LiFePO4-Akkus haben eine geringere Energiedichte als Li-Ionen-Akkus, haben aber eine längere Lebensdauer und sind weniger anfällig für Sicherheitsprobleme.
Darüber hinaus sind LiFePO4-Batterien weniger temperaturempfindlich als Li-Ionen-Batterien, wodurch sie sich besonders für Elektroautos eignen, die unter extremen Wetterbedingungen betrieben werden müssen. Allerdings sind solche Akkus schwerer und weniger effizient als Li-Ionen-Akkus.
Lithium-Metall-Batterien
Lithium-Metall-Batterien (Li-Metal) sind eine sich entwickelnde Batterietechnologie, die hinsichtlich der Energiedichte Lithium-Ionen-Batterien übertreffen könnte. Li-Metal-Batterien verwenden eine Lithium-Metallanode anstelle der Graphitanode, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird.
Das bedeutet, dass Li-Metall-Akkus mehr Energie in einem kleineren Volumen speichern können als Li-Ionen-Akkus. Allerdings befinden sich Li-Metall-Batterien noch in der Entwicklung und werden in Elektroautos noch nicht flächendeckend eingesetzt.
Lithium-Schwefel-Batterie
Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S) sind eine weitere sich entwickelnde Batterietechnologie, die hinsichtlich der Energiedichte Lithium-Ionen-Batterien übertreffen könnte. Li-S-Batterien verwenden Schwefel anstelle von Kobalt, Nickel und Mangan, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden.
Mit anderen Worten: Li-S-Batterien können auf kleinerem Raum mehr Energie speichern als Lithium-Ionen-Batterien. Darüber hinaus sind Li-S-Batterien kostengünstiger in der Herstellung als Lithium-Ionen-Batterien und unterliegen weniger den Sicherheitsproblemen, die mit Li-Ionen-Batterien verbunden sind. Allerdings befinden sich Li-S-Batterien noch in der Entwicklung und sind in Elektroautos noch nicht weit verbreitet.
Natriumionenbatterien
Natriumionen-Batterien (Na-Ionen) sind eine Batterietechnologie, die sich noch in der Entwicklung befindet, aber eine sinnvolle Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien darstellen könnte. Na-Ionen-Batterien verwenden Natrium anstelle von Lithium als aktives Elektrodenmaterial.
Das bedeutet, dass die Herstellung von Na-Ionen-Batterien kostengünstiger ist als die von Lithium-Ionen-Batterien, da Natrium ein reichlich vorhandenes und weltweit verfügbares Material ist. Allerdings haben Na-Ionen-Batterien eine geringere Energiedichte als Lithium-Ionen-Batterien und befinden sich noch in der Entwicklung.
Letztendlich sind Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer hohen Energiedichte und Energieeffizienz heute sicherlich die am weitesten verbreitete Batterietechnologie in Elektroautos.
Allerdings zeichnen sich auch andere Batterietechnologien wie Lithium-Eisenphosphat-Batterien, Lithium-Schwefel-Batterien und Natrium-Ionen-Batterien als mögliche Alternativen ab, die Vorteile wie längere Lebensdauer, größere Sicherheit und geringere Kosten bieten.
Zusätzlich zu den von uns vorgestellten Technologien werden täglich neue Patente im Bereich der Batterien für die Elektroautos der Zukunft angekündigt, aber ob sie die Massenproduktion unterstützen können, wird sich erst im Laufe der Zeit zeigen.
(Quelle: Global EV Outlook 2023, Trends bei Batterien, 2023)
