Elektrischer Antrieb – die Batterie (der Akkumulator)

Die Batterien in einem Elektrofahrzeug speichern die benötigte elektrische Energie. In einer Batterie findet grundsätzlich eine Umwandlung von chemischer in elektrische Energie statt. Im engeren Sinne handelt es sich bei den in den Fahrzeugen eingesetzten Batterien um Akkumulatoren, da diese wiederaufladbar sind. Da sich der Begriff Batterie im Sprachgebrauch durchgesetzt hat, wird dieser auch im Rahmen dieses Blogs verwendet.

Eigenschaften der Batterien als Energiespeicher

Die Batterien als Elektroenergiespeicher bilden derzeit den größten Schwachpunkt der elektrisch angetriebenen Fahrzeuge, da sie eine mangelhafte gewichts- und volumenspezifische Speicherfähigkeit besitzen. Verglichen mit konventionellen Energiespeichern beanspruchen die Batterien verhältnismäßig viel Raum, erhöhen das Gewicht des Fahrzeuges, beschränken die Reichweite und benötigen Zeit für die Aufladung. Die folgende Abbildung stellt einen grafischen Vergleich der Energiedichte und spezifischer Energie der Batterien aus verschiedenen Materialien mit dem Benzin- und Dieselkraftstoff. Zudem sind die Energiespeicher sehr teuer, der Batteriepreis macht etwa ein Drittel des Gesamtpreises von einem elektrisch betriebenen Fahrzeug aus.

Lithium-Ionen-Batterien für Elektroautos

Derzeit finden besonders Blei- und Nickel-Metallhybrid-Batterien Einsatz in den Elektro- und Hybridfahrzeugen. Zukunftsträchtig zeigt sich die Technologie der Lithium-Ionen-Batterien. Sie sind vergleichsweise klein und leicht, besitzen eine höhere Energiedichte und besseren elektrischen Wirkungsgrad. Zu den Nachteilen der Lithium-Ionen-Batterien zählen vor allem die thermische und mechanische Empfindlichkeit. Zusätzlich wirkt sich die geringe Lebensdauer von 2 bis 4 Jahren und die hohen Kosten von etwa 750 Euro/kWh derzeit negativ für den Gebrauch von Lithium-Ionen-Batterien aus.

Energiedichte und Leistungsdichte von Batterien in Elektroautos

Die Batterien können je nach Einsatz optimiert werden. In reinen Elektrofahrzeugen ist die Energiedichte eine entscheidende Größe, da hier die Reichweite eine wichtige Rolle spielt. In Hybridfahrzeugen ist dagegen die Leistungsdichte bedeutungsvoller, um höhere Leistungen zu erbringen. Unter der Optimierung nach Energiedichte leidet jedoch die Leistungsdichte und umgekehrt. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Leistungsdaten von ausgewählten Batterietypen.

Eigenschaften von Batterien mit hoher Dichte für Elektroautos

Batterietyp	Spezifische Energie Wh/kg	Spezifische Leistung W/kg	Energiedichte Wh/l	Leistungsdichte W/l	Kosten Euro/kWh
Bleisäure	35	200	90	510	100-150
Nickel-Cadmium	50	200	150	600	225-350
Nickel-Metall-Hybrid	70	140	200	400	225-300
Lithium-Ionen	100	200	250	500	k.A.

Eigenschaften von Batterien mit hoher Leistung für Hybridautos

Batterietyp	Spezifische Energie Wh/kg	Spezifische Leistung W/kg	Energiedichte Wh/l	Leistungsdichte W/l	Kosten Euro/kWh
Bleisäure	32	430	68	910	100-150
Nickel-Cadmium	35	700	100	2000	225-350
Nickel-Metall-Hybrid	40	1200	100	3000	225-300
Lithium-Ionen	70	2000	150	4200	k.A.