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Batterien und Akkus für Elektroautos

In modernen Elektroautos werden meist Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet, da diese sowohl eine höhere Energiedichte als auch eine höhere Leistungsdichte aufweisen als andere Batterietypen.

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Die Batterie, genauer der Akku oder Akkumulator, (es handelt sich um einen wiederaufladbaren Energiespeicher) ist ein wichtiger Bestandteil eines Elektroautos. Da der Akku eines Elektroautos einen substanziellen Teil des Fahrzeuggewichtes ausmachen kann, sind die Energiedichte und die Leistungsdichte des Akkus relevante Kenngrößen. Je größer Energie- und Leistungsdichte desto besser, denn die gleiche Leistung und Reichweite kann bei geringerem Gesamtgewicht der Batterie geliefert werden.

Die Energiedichte wird in Wh/Kg angegeben. Je größer die Energiedichte, desto mehr Energie kann bei gleichem Gewicht der Batterie gespeichert werden. Die Energiedichte multipliziert mit der Masse der Batterie ergibt somit den gesamten Energieinhalt der Batterie und bestimmt damit die Reichweite des Elektroautos.

Die Leistungsdichte wird in W/Kg angegeben. Je größer die Leistungsdichte, desto mehr Leistung kann die Batterie bei gleichbleibendem Gewicht abgeben. Die Leistungsdichte multipliziert mit der Masse der Batterie ergibt somit die maximale Leistungsabgabe der Batterie und damit die Leistung des Elektroautos. Die Leistungsdichte ist insbesondere auch für die Rückgewinnung von Bremsenergie relevant, da in kurzer Zeit eine hohe Energiemenge in die Batterie zurück eingespeichert werden soll.

Energiedichte von verschiedenen Batterien / Akkumulatoren

Bleiakkumulatoren haben eine Energiedichte von ca. 30 Wh/Kg und werden in den meisten PKW als Starterbatterie verwendet.

Nickel-Metall-Hydrid-Akkumulatoren haben eine Energiedichte von ca. 80 Wh/Kg.

Nickel-Cadmium-Akkumulatoren haben eine Energiedichte von ca. 40 Wh/Kg. Da dieser Batterietyp das gesundheitsschädliche Schwermetall Cadmium enthält und zudem eine schlechtere Energie- und Leistungsdichte als die Nickel-Metall-Hydrid-Akkumulatoren hat, wird sie in der Zukunft einen geringeren Stellenwert einnehmen.

Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben eine Energiedichte von ca. 130 Wh/Kg und zudem in der Regel eine höhere Leistungsdichte als die anderen Akkumulatortypen. Daher werden in modernen Elektroautos vorwiegend Lithium-Ionen-Akkus verwendet. Bei einem Verbrauch von 15KWh pro 100km würde eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Reichweite von 200km also ca. 250 Kg wiegen. Ein Beli-Akkumulator mit gleichem Energieinhalt würde ca. 1000 Kg wiegen!

Eine Übersicht über weitere Akkumulatortypen und deren Energiedichte findet sich bei Wikipedia.

Lithium-Ionen-Akkus in Elektroautos sind von Vorteil.

Ein weiterer Vorteil von Lithium-Ionen-Akkus im Vergleich zu den anderen Typen ist die höhere Anzahl von möglichen Ladezyklen bevor die Batterie an Leistung und Kapazität verliert. Aus diesem Grunde wird dieser Akku-Typ auch in Notebooks und Mobiltelefonen verwendet.

Batterieforschung und Einsatz Graphenakkus

Es findet weiterhin Forschung zur Produktion von Lithium-Ionen-Akkus mit höherer Energiedichte und Leistungsdichte statt. Dadurch könnte die oben angegebene Energiedichte um einen Faktor 3-5 gesteigert werden. Gleichzeitig könnten die Preise für Lithium-Ionen-Akkumulatoren in Zukunft sinken.

Der Einsatz von Graphen als Oberflächenwerkstoff könnte die Ladezeit einer herkömmlichen Lithium-Batterie um dem Faktor 10 verkürzen. Hier finden Sie Informationen zum Einsatz von Graphen in Lithium-Ionen-Akkus.

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