E-Auto-Batterien altern anders als gedacht - zum Glück

Insgesamt 92 Lithium-Ionen-Akkus, die so auch in Elektroautos zum Einsatz kommen, wurden in einer Studie der Stanford University, Kalifornien, auf ihre Haltbarkeit getestet. Über einen Zeitraum von mehr als 2 Jahren ging es darum, unterschiedliche Lade- und Entladeprofile im Schnelldurchlauf zu simulieren und Unterschiede bei der Alterung der Batteriezellen aufzudecken.

Während ein Teil der Akkus bei schnellen Entladungen mit hoher Leistung und konstanten Ladevorgängen geprüft wurden, sollten realitätsnahe Entlade- und Ladeprofile damit verglichen werden. Die entsprechenden Batterien mussten mit dem schnellen Entladen beim Beschleunigen, geringem Stromverbrauch bei Stop-and-Go und beim Parken sowie längeren Pausen oder nächtlichem Parken klarkommen. Unregelmäßigen Laden bei verschiedenen Stromstärken kam hinzu.

Zur großen Überraschung der Forschenden verschlechterte sich die Gesundheit der Batterien mit unregelmäßiger Entladung deutlich langsamer. Aus den erhobenen Daten ließen sich zahlreiche Faktoren herausfiltern, die besonders zur längeren Lebensdauer beitrugen.

Hervorgehoben wird speziell das kurzzeitige Entladen mit hoher Leistung bei typischen Beschleunigungsvorgängen, etwa dem Anfahren an einer Ampel. Das Problem dabei: Bisher wurde die Architektur der Batteriezellen so angepasst, dass möglichst viele sehr gleichmäßige Ladezyklen absolviert werden können.

Zellenaufbau und Testablauf überdenken

Wie sich nun zeigt, ist das nicht nur lebensfern, sondern sogar kontraproduktiv, weil die positiven Effekte bei der tatsächlichen Verwendung von E-Auto-Batterien unterschätzt wurden. Wie groß diese sind, zeigen die erhobenen Daten zur Anzahl der Ladezyklen, bis noch 85 Prozent der Kapazität übrig bleiben, also nach typischerweise 10 bis 15 Jahren. Ein gleichmäßig entladener Akku erreichte knapp 900 Ladezyklen. Ein dynamisch und damit realistisch entladener Akku hingegen konnte 1.200 Ladezyklen bis zum Erreichen der vorgegebenen Grenze genutzt werden.

Mit der entsprechenden Fokussierung auf derartige Entladeprofile ließe sich voraussichtlich sogar ein noch höherer Wert erreichen, ohne an der grundlegenden Architektur oder Zusammensetzung der Batterien etwas ändern zu müssen. Wobei schon 1.200 Zyklen bei einer niedrig angesetzten Reichweite von 250 Kilometern eine Fahrleistung von 300.000 Kilometern bedeuten würden. Da geht also noch mehr.