Elektrischer Antrieb – die Batterie (der Akkumulator)

titelbild_elektroauto_batterieDie 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.

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.

Vergleich der Energiedichte und spezifischer Energie verschiedener Speicher

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.

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.

Leistungsdaten von Batterien

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