Wie funktionieren Batterien für Elektroautos?

Der Energiespeicher in Elektroautos ist eine Batterie. Der Batterietyp kann variieren, je nachdem, ob es sich um ein reines Elektrofahrzeug (AEV) oder ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) handelt. Die aktuelle Batterietechnologie ist auf eine längere Lebensdauer ausgelegt (normalerweise etwa 8 Jahre oder 100.000 Meilen). Einige Batterien können in gemäßigten Klimazonen 12 bis 15 Jahre und in extremen Klimazonen acht bis 12 Jahre halten. Es gibt vier Haupttypen von Batterien, die in Elektroautos verwendet werden: Lithium-Ionen-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien, Blei-Säure-Batterien und Ultrakondensatoren.

Arten von Batterien für Elektroautos
Lithium-Ionen-Batterien
Der am häufigsten in Elektroautos verwendete Batterietyp ist die Lithium-Ionen-Batterie. Diese Art von Batterie kommt Ihnen vielleicht bekannt vor – diese Batterien werden auch in den meisten tragbaren Elektronikgeräten verwendet, einschließlich Mobiltelefonen und Computern. Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich durch ein hohes Leistungsgewicht, eine hohe Energieeffizienz und eine gute Hochtemperaturleistung aus. In der Praxis bedeutet dies, dass die Batterien im Verhältnis zu ihrem Gewicht viel Energie fassen, was für Elektroautos von entscheidender Bedeutung ist – weniger Gewicht bedeutet, dass das Auto mit einer einzigen Ladung weiter fahren kann. Lithium-Ionen-Batterien haben außerdem eine geringe Selbstentladungsrate, was bedeutet, dass sie im Vergleich zu anderen Batterien die Fähigkeit, die volle Ladung über einen längeren Zeitraum zu halten, besser aufrechterhalten können.

Darüber hinaus sind die meisten Teile von Lithium-Ionen-Batterien recycelbar, was diese Batterien zu einer guten Wahl für Umweltbewusste macht. Diese Batterie wird sowohl in AEVs als auch in PHEVs verwendet, die genaue Chemie dieser Batterien unterscheidet sich jedoch von denen in der Unterhaltungselektronik.

Nickel-Metallhydrid-Batterien
Nickel-Metallhydrid-Batterien werden häufiger in Hybrid-Elektrofahrzeugen eingesetzt, werden aber auch in einigen vollelektrischen Fahrzeugen erfolgreich eingesetzt. Hybrid-Elektrofahrzeuge beziehen ihren Strom nicht aus einer externen Plug-in-Quelle, sondern sind stattdessen auf Kraftstoff angewiesen, um die Batterie aufzuladen, was sie von der Definition eines Elektroautos ausschließt.

Nickel-Metallhydrid-Batterien haben eine längere Lebensdauer als Lithium-Ionen- oder Blei-Säure-Batterien. Sie sind auch sicher und tolerant gegenüber Missbrauch. Die größten Probleme bei Nickel-Metallhydrid-Batterien sind ihre hohen Kosten, die hohe Selbstentladungsrate und die Tatsache, dass sie bei hohen Temperaturen erhebliche Wärme erzeugen. Diese Probleme machen diese Batterien für wiederaufladbare Elektrofahrzeuge weniger effektiv, weshalb sie hauptsächlich in Hybrid-Elektrofahrzeugen verwendet werden.

Blei-Säure-Batterien
Blei-Säure-Batterien werden derzeit in Elektrofahrzeugen nur zur Ergänzung anderer Batterieladungen eingesetzt. Diese Batterien sind leistungsstark, kostengünstig, sicher und zuverlässig, aber ihre kurze Lebensdauer und ihre schlechte Leistung bei kalten Temperaturen erschweren den Einsatz in Elektrofahrzeugen. Hochleistungsfähige Blei-Säure-Batterien befinden sich in der Entwicklung, doch werden die Batterien mittlerweile nur noch in Nutzfahrzeugen als Sekundärspeicher eingesetzt.

Ultrakondensatoren
Ultrakondensatoren sind keine Batterien im herkömmlichen Sinne. Stattdessen speichern sie polarisierte Flüssigkeit zwischen einer Elektrode und einem Elektrolyten. Mit zunehmender Oberfläche der Flüssigkeit steigt auch die Kapazität zur Energiespeicherung. Ultrakondensatoren eignen sich wie Blei-Säure-Batterien vor allem als Sekundärspeicher in Elektrofahrzeugen, da Ultrakondensatoren elektrochemischen Batterien dabei helfen, ihre Ladung auszugleichen. Darüber hinaus können Ultrakondensatoren Elektrofahrzeugen beim Beschleunigen und beim regenerativen Bremsen zusätzliche Leistung liefern.

Wie funktionieren Batterien für Elektroautos?
Vollelektrische Fahrzeuge verfügen über einen elektrischen Traktionsmotor anstelle des Verbrennungsmotors, der in benzinbetriebenen Autos verwendet wird. AEVs verwenden einen Traktionsbatteriesatz (normalerweise eine Lithium-Ionen-Batterie), um den Strom zu speichern, der vom Motor zum Antrieb der Fahrzeugräder verwendet wird. Der Traktionsbatteriesatz ist der Teil des Fahrzeugs, der angeschlossen und aufgeladen werden muss, und seine Effizienz bestimmt die Gesamtreichweite des Fahrzeugs.

Bei Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen wird der elektrische Traktionsmotor ähnlich wie bei einem AEV von einer Traktionsbatterie angetrieben. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Batterie auch über einen Verbrennungsmotor verfügt. PHEVs werden mit Strom betrieben, bis die Batterie leer ist, und schalten dann auf Kraftstoff um, der einen Verbrennungsmotor antreibt. Die Batterie, in der Regel eine Lithium-Ionen-Batterie, kann über das Stromnetz, durch regeneratives Bremsen oder über den Verbrennungsmotor aufgeladen werden. Durch die Kombination aus Batterie und Kraftstoff haben PHEVs eine größere Reichweite als ihre vollelektrischen Pendants.