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E-Auto Batterie: Kosten, Recycling & Entwicklungen

14. Juni 2023 von

Damit sich die Elektromobilität weiter durchsetzen kann, ist es vor allem wichtig, dass die Batterie sich weiterentwickelt. Wir sagen Ihnen, was es für Entwicklungen gibt, wie der Stand des E-Auto-Akku-Recyclings ist und wie eine Elektroauto-Batterie überhaupt funktioniert und aufgebaut ist.

⏰ Kurz zusammengefasst

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Elektroauto-Batterie: Das Herzstück des E-Autos


Ohne die Batterie wäre ein Elektroauto nutzlos. Je nachdem wie die Batterie konzipiert ist, kann sie  Elektrizität aufnehmen und – wenn bidirektionales Laden möglich ist – auch wieder abgeben. Ein Akku besteht immer aus zwei Elektroden, einer Anode und einer Kathode. Beide sind voneinander getrennt, damit es zu keinem Kurzschluss kommt. Beide Elektroden befinden sich außerdem in einem Elektrolyt, dieser kann flüssig, gelförmig oder ein Feststoff sein. Der Elektrolyt leitet die Energie.

Der Akku eines E-Autos besteht aus einzelnen Modulen, die sich aus vielen Zellen zusammensetzen. Eine große Menge an Batteriezellen bildet am Ende den gesamten Akku. Je nach Akkugröße sind mehr oder weniger Zellen nötig, um ein Modul zu bilden. Bis zu zwölf Module können am Ende zusammen ein Batterie-Paket bilden.

Wenn ein Elektroauto über mehrere große Batterie-Pakete verfügt, hat es eine hohe Reichweite, aber auch ein hohes Gewicht. Davon hängt der letztendliche Verbrauch des E-Autos ab. Der Akku wiegt zwischen 200 und 700 Kilogramm, je nach Kapazität. Die Lebensdauer einer E-Auto-Batterie liegt bei ungefähr 10 Jahren – das ist auf jeden Fall die höchste Garantie, die ein Hersteller auf den Akku gibt. Moderne Batteriesysteme können aber durchaus auch deutlich länger funktionieren. 1.500 bis 2.500 vollständige Ladezyklen gelten als realistisch, dass wären zwischen 300.000 und 500.000 Kilometer. Achten Sie beim Laden daheim darauf, dass Sie über einen passenden Autostromtarif verfügen, um Kosten zu sparen.

Bauweise E-Auto Batterie

Es gibt drei gängige Bauweisen für Elektroauto-Akkus:

  • zylindrisch
  • prismatisch
  • dünnes Pouchformat

Zylindrische Bauweise

Wer ein Tesla-Modell fährt, hat wahrscheinlich einen Akku in zylindrischer Bauweise. Auch der Lucid Air und der elektrische Pick-up Rivian R1T setzen auf die Rundzelle. Der Vorteil dieser Bauart ist eine höhere Energiedichte und damit eine höhere Reichweite. Zudem wiegen sie nicht viel und können aufgrund einer automatisierten Fertigung günstiger hergestellt werden. Nachteil: Sie müssen aufwendig gekühlt werden und man verliert Raum aufgrund der Zwischenräume.

Prismatische Bauweise

Bei dieser Bauweise werden die Anoden gestapelt und es gibt Kathodenpakete, “Zell-Stack” genannt. Hier erhält man eine fast perfekte Kombination aus Energiedichte, hoher Lebensdauer und Sicherheit. Deshalb ist es auch nicht verwunderlich, dass Audi, BMW und der Großteil des VW-Konzerns diese Bauweise bisher verwenden.

Dünnes Pouchformat

Die Pouchzellen werden auch als Lithium-Ionen-Polymer-Batterie bezeichnet, was eine Alternative zum klassischen Lithium-Ionen-Akku darstellt. Die einfache Zellstruktur hat den Vorteil, dass sie sehr effizient ist, wenig Produktionskosten verursacht und sehr sicher und zuverlässig ist. Dafür ist die Energiedichte noch nicht da, wo sie sein könnte. Das Fraunhofer Institut arbeitet daran, das zu optimieren.

E-Auto Batterie Kosten

Die Batterie eines Elektroautos ist bei Weitem das teuerste Teil im gesamten Fahrzeug. Zwar sinken die Kosten quasi täglich, doch wer sich für einen Mittelklassewagen entscheidet, kann mit einem Batteriewert von ca. 6.000 Euro rechnen. Wenn es dann ein Luxus-Auto ist, kostet der Akku auch gut und gerne mal 13.000 Euro. Ungefähr 100 Euro pro Kilowattstunde ist ein Wert, der immer wieder genannt wird. Damit können Sie sich ungefähr selbst ausrechnen, wie teuer die Batterie Ihres E-Autos ist.

Elektroauto-Batterie Recycling

Das Recycling von Elektroauto-Batterien ist immer noch ein Problem, denn es ist aufwendig und teuer. Damit aber Nachhaltigkeit in der Autobranche und Elektromobilität entsteht, ist es unbedingt nötig, gute Recyclingmethoden zu entwickeln. Erforscht wird beispielsweise eine Methode, bei der Schimmelpilze Lithium und Kobalt aus alten Batterien zurückgewinnen können.

Aktuell wird beim Recycling vor allem Aluminium, Stahl und Kunststoff rückgewonnen. Viel wichtiger wären allerdings die Rohstoffe im Akku – Lithium, Kobalt, Nickel oder Mangan und Grafit. Doch das ist momentan noch sehr teuer.

Das sogenannte “Second Life” für E-Auto Batterien kann aber auch erstmal als stationärer Speicher in Privathaushalten oder in Fabriken weitergehen. Denn nur weil der Akku mit ca. 70 Prozent Kapazität nicht mehr für den Einsatz in einem Fahrzeug ausreicht, kann er anderweitig leicht noch zehn weitere Jahre im Einsatz sein.

E-Auto Akku Reparatur: Kann die Batterie repariert werden?

Wie wir bereits wissen, ist ein Elektroauto-Akku sehr teuer. Doch man muss bei einem defekten Akku nicht gleich einen wirtschaftlichen Totalschaden in Kauf nehmen. Es gibt durchaus die Möglichkeit, eine E-Auto Batterie reparieren zu lassen. Mittlerweile sind viele Werkstätten und auch die Autobauer beim Aufbau von Kapazitäten für die Batteriereparatur gut vorangeschritten. In den meisten Werkstätten gibt es schon Personal, das im Umgang mit Hochvoltbatterien geschult wurde.

Auch Hersteller sind auf gutem Weg, sich für die Zukunft zu wappnen. Hier zwei Beispiele:

E-Auto Batteriereparatur bei Opel

Opel hat ein Zentrum für Batterieaufbereitung eröffnet, in welchem speziell ausgebildete Techniker um Probleme oder Defekte bei Elektroauto-Batterien kümmern. Das können kaputte Batteriezellen sein, oder auch ein nicht mehr einwandfrei funktionierendes Steuergerät. Wenn der lokale Händler das Problem nicht beheben kann, wird das gesamte Akkupaket zur Aufbereitung geschickt. Dem Kunden oder der Kundin wird eine Austauschbatterie zur Verfügung gestellt.

Das ist Teil der Herstellergarantie bei Opel. Wenn ein Defekt außerhalb des Garantiezeitraums vorkommt, soll eine Batteriereparatur bestenfalls von Opel-Werkstätten vor Ort durchgeführt werden. Das bedeutet, dass ein kompletter Austausch einer Batterie meist nicht nötig ist. Wenn einzelne Module ausgetauscht werden, kann die Batterie danach wieder völlig alltagstauglich funktionieren.

E-Auto Batteriereparatur bei VW

Auch VW setzt auf Reparatur statt Komplettaustausch. Laut Hersteller sollen grundsätzlich alle VW-Werkstätten Reparaturen an Elektroautos durchführen können. Geht es aber um eine defekte Hochvoltbatterie, wird der Fall an einen Hochvolt-Experten von Volkswagen übergeben. Die Person prüft dann vorhandene Daten, führt Messungen durch und baut – falls nötig – die Batterie aus dem Fahrzeug aus.

Auch hier ist die Reparatur eines Moduls natürlich viel günstiger, als der Austausch des kompletten Akkus. Für die Reparatur an einem von 450 VW-Reparaturstützpunkten müssen Sie einen Tag einplanen. Aufwand und Kosten liegen somit ungefähr bei der Reparatur eines Motorschadens.

Zukunft der E-Auto Batterie: Wie sieht der Zukunftsakku aus?

Die Forschung steht nicht still, und hinter den Kulissen wird fleissig an effizienteren, günstigeren und leistungsstärkeren E-Auto Batterien geforscht. Wir geben Ihnen einen kleinen Überblick über aktuelle Entwicklungen.

Aktuelle Entwicklungen bei E-Auto Batterien

Bei der Entwicklung von E-Auto Akkus stehen vor allem das Laden und die Reichweite im Vordergrund. Hier soll es künftig bessere Ergebnisse, also schnellere Ladezeiten für E-Autos und Elektroautos mit viel Reichweite geben. Nicht nur bestimmte Akkuhersteller forschen kräftig, auch viele chinesische E-Autos zeigen, dass immer leistungsstärkeren Akkus kein Ding der Unmöglichkeit sind.

Forschung von Nyobolt

Nyobolt ist ein britisches Start-up, dass sich mit der Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterie beschäftigt. Im Vordergrund steht vor allem die Entwicklung eines alternativen Materials für die Anode. Aktuell besteht sie aus Grafit, Nyobolt will zukünftig Niobwolframoxid einsetzen.

Mit diesem Material können sich die Lithium-Ionen schneller bewegen, was dazu führt, dass die Ladezeit des Akkus enorm beschleunigt werden kann. Genauer gesagt soll eine Ladung von Null auf 90 Prozent in nur fünf Minuten möglich werden. Doch damit nicht genug, die Kapazität soll auch nach hunderten von Ladezyklen noch 90 Prozent Kapazität haben und insgesamt 10.000 Ladezyklen halten.

Allerdings ist mit den primären Materialien Wolfram und Niob ein großes Problem verbunden: Ihr Vorkommen liegt meist in Konfliktregionen und wird dort meist illegal und unter Verletzung der Menschen- und Völkerrechte abgebaut.

Forschung der Chao-Yang Wang Gruppe

Wissenschaftler:innen der genannten Gruppe fokussieren an der Pennsylvania State University ebenfalls das Thema laden und Lebensdauer der E-Auto Batterie. Hier soll ein Lösungsansatz mit einer eingebauten Heizung realisiert werden. Aktuell können Akkus nicht so schnell aufgeladen werden, wie man Sprit tanken kann. Das liegt vor allem daran, dass das Lithium im Akku beim Laden an der Elektrode anlagert und beim Entladen wieder abgerufen wird.

Wenn man die Batterie zu schnell lädt, kann es im schlimmsten Fall zu einem Kurzschluss kommen, denn das Lithium bildet dann an der Elektrode eine metallische Schicht. Die Forscher:innen wollen einen Weg gefunden haben, der diese Metallschicht verhindern kann: Die Batteriebauteile werden mit einer dünnen Nickelschicht überzogen, und bei jedem Aufladen mit Strom versorgt. Damit wird die Batterie auf 60 Grad Celsius aufgeheizt, allerdings nur für zehn Minuten. Ansonsten könnte die Batterie Schaden nehmen.

Die Zeit reicht aber aus, um sehr schnelle Ladevorgänge zu realisieren, ohne das sich eine Lithium-Schicht ablagern kann.

Forschung von Mahle

Als dritte Entwicklung stellen wir Ihnen die Batterie-Kühlung von Mahle vor. Vielleicht haben Sie von Mahle schon gehört, es handelt sich um einen Zulieferer und Entwicklungspartner der Automobilbranche mit Sitz in Stuttgart. Anders als die Chao-Yang Wang Gruppe setzt Mahle auf Batterie-Kühlung statt Hitze für schnelleres Laden. Das Unternehmen hat eine Kühlung mittels Immersionskühlung entwickelt. Innerhalb der Batterie befindet sich eine nicht leitende Kühlflüssigkeit, die die Temperaturen senkt und eine bessere Wärmeverteilung garantiert.

So soll eine schnellere Batterieladung möglich sein.