Reichweite und Umweltfreundlichkeit stehen im Fokus

Elektroauto-Batterie – alles, was Du wissen musst

Du willst Dir ein Elektroauto kaufen, doch beim Akku bist Du Dir nicht sicher: Welche Kapazität brauchst Du? Kaufen oder leihen? Ist der Lithium-Ionen-Akku zukunftsfähig? Und wie umweltfreundlich ist er denn nun wirklich? Wichtige Infos zum Thema E-Mobilität.

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  • Veröffentlicht am 10/24/2019, 12:07 PM
BU: Zwar ist der Lithium-Ionen-Akku der aktuellste Stand der Technik, Forscher suchen jedoch bereits nach einem Nachfolger.
Quelle: dpa / picture alliance Zwar ist der Lithium-Ionen-Akku der aktuellste Stand der Technik, Forscher suchen jedoch bereits nach einem Nachfolger

Akira Yoshino ist ein eher unbekannter Mann. Die Erfindung jedoch, die er 1985 als Patent anmeldete, machte in den letzten dreißig Jahren eine Weltkarriere – und landete in nahezu jeder Hosentasche. Denn Yoshino ist der Erfinder des Lithium-Ionen-Akkus. Ob Smartphone, Laptop oder Elektroauto – dieser Batteriespeicher ist heute das Nonplusultra, wenn es um mobile Energiespeicher geht.

Lithium-Ionen-Akkus sind die am weitesten verbreitete Batterietechnologie in Elektroautos.
Quelle: dpa /picture alliance / imageBROKER Lithium-Ionen-Akkus (hier im Bild ein Akku des 2012 Ford Focus Elektroauto) sind die am weitesten verbreitete Batterietechnologie in Elektroautos

Leistungsstärke erhöht sich stetig

Ziel von Yoshino war es, einen Akku herzustellen, der so klein wie möglich ist, dafür aber eine maximal hohe Energiedichte aufweist. Als dann die Smartphones die Welt eroberten, war die Technologie plötzlich gefragter denn je. Und schon kurz nach dem Smartphone-Boom eroberte ein neuer Trend die Welt: die Elektromobilität. Batteriebetriebene Elektroautos sind die Zukunft und nach vielen Jahren Feinschliff in der Batterietechnik auch bereits die Gegenwart. Dank längerer Lebensdauer und größerer Reichweite von Elektroauto-Batterien hat die E-Mobilität den Durchbruch geschafft: Tesla entwickelte bereits vor mehr als zehn Jahren das erste serienreife Elektrofahrzeug. Heute arbeitet das Unternehmen unter Führung von Elon Musk mit sechs verschiedenen elektrisch betriebenen Fahrzeugmodellen, das beliebteste ist das Tesla Model S.
Die E-Auto-Akkus sind das wichtigste Kriterium, das über den Kauf eines neuen Fahrzeugs entscheidet. Schließlich ist der Akku verantwortlich für die elektrische Reichweite. Derzeit kann keine Energiespeicher-Technologie mit dem Lithium-Ionen-Akku mithalten. Hoch entwickelte Batterien ermöglichen beispielsweise bei dem aktuellen Tesla Model 3 Kapazitäten mit Reichweiten von mehr als 500 Kilometern. Das sah vor ein paar Jahren noch ganz anders aus. Die ursprüngliche Kapazität von einem BMW i3 lag bei knapp über 200 Kilometern.
Experten gehen davon aus, dass die Evolution der Lithium-Ionen-Zellen noch nicht am Ende ist. So könnten die Reichweiten der E-Autos durch die weitere Entwicklung der Technik in den nächsten zehn Jahren um 30 Prozent zulegen. Dann wären mit einem typischen Elektroauto rund 800 Kilometer Reichweite möglich, der Vorteil von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wäre egalisiert. Auch die Zeit, die für das Aufladen der Batterie benötigt wird, verkürzt sich permanent. Doch die Lithium-Ionen-Batterie hat auch ihre Nachteile.

Vor- und Nachteile von Lithium-Ionen-Akkus

Die Rohstoffe, aus denen eine solche Batterie besteht – Lithium, Kobalt und Grafit, – sind nicht unendlich verfügbar. Außerdem werden die Ressourcen unter umweltschädlichen Bedingungen abgebaut – was bedeutet, dass erst durch das emissionsfreie Fahren (mit Ökostrom) ein umweltfreundlicher Ausgleich hergestellt werden kann. Außerdem leiden Lithium-Ionen-Akkus unter Brandgefahr, was bei Kurzschlüssen verheerende Folgen haben kann. Das kommt laut Statistiken zwar nicht häufiger vor als ein Brand bei einem Verbrennerfahrzeug. Dennoch arbeitet die Forschung an neuen, sicheren Alternativen für E-Autos.
Derzeit überwiegen jedoch die Vorteile. Will die Elektromobilität Fahrt aufnehmen, bleibt der Lithium-Ionen-Akku vorerst unverzichtbar. Allein in den letzten Jahren gab es einen enormen Entwicklungsschub. Hier ein paar Beispiele: Der Renault Zoe hatte etwa 2013 unter optimalen Bedingungen noch eine Reichweite von rund 210 Kilometern. Der noch 2019 in den Handel kommende Nachfolger strebt die 390 Kilometer an. Die leistungsstärkste Version eines Nissan Leaf kam 2010 rund 160 Kilometer weit, heute sind es schon bis zu 385 Kilometer. Das zeigt: Die Forschung entwickelt die Batteriekapazität immer weiter und sorgt dafür, dass Elektroautos sich zunehmend als Alltagsautos eignen. Außerdem haben Lithium-Ionen-Akkus eine relativ hohe Lebensdauer, 100.000 Kilometer, also bis zu zehn Jahren, sind laut Experten durchschnittlich möglich.

Der Abbau für die Materialien eines Lithium-Ionen-Akkus ist stark umweltschädigend.
Quelle: picture alliance / dpa Der Abbau für die Materialien eines Lithium-Ionen-Akkus ist stark umweltschädigend

E-Auto-Batterie – kaufen oder leihen?

Entscheidest Du Dich also für den Kauf eines E-Autos, kannst Du Dir sicher sein: Der Lithium-Ionen-Akku ist derzeit das Beste, was der Markt für die Elektromobilität zu bieten hat. Leistungsstärke, Lebensdauer und Ladezeiten verbessern sich permanent. Gleichzeitig ist der Akku aber auch das teuerste Bauteil an Deinem neuen Elektroauto. Daher verleihen einige Unternehmen mittlerweile auch die Batterie.
Das hat den Vorteil, dass der Hersteller meist eine Wartung inkludiert. Bei einem Defekt der Batterie ist Dir also schnell geholfen. Außerdem entfallen die hohen Kosten, die bei einem Elektroautokauf, bei dem die Batterie mit inbegriffen ist, entstehen. Beim Nissan Leaf sind das zum Beispiel 5.900 Euro nur für die Batterie, beim Renault Zoe sind es sogar 8.000 Euro. Wenn Du ein Elektroauto kaufen möchtest, solltest Du Dich also über die angebotenen Modelle der verschiedenen Hersteller informieren.
Allerdings kann es durchaus Vorteile haben, die Batterie gleich mitzukaufen. Das hängt ganz davon ab, zu welchem Zweck Du Dir ein E-Auto zulegen möchtest. Bist Du etwa ein Pendler und legst täglich viele Kilometer mit Deinem Elektroauto zurück, könnte für Dich auch ein Batteriekauf sinnvoll sein. Brauchst Du einen kleinen E-Flitzer für den Stadtbetrieb, reicht vielleicht auch eine Leihe.
Am Beispiel des aktuellen Renault Zoe heißt das: Eine Batteriemiete kostet bei der Ausstattung mit 41 kWh Akku für rund 380 Kilometer Reichweite 69 Euro pro Monat. Inbegriffen ist ein Kontingent von 7.500 Kilometern pro Jahr. Fährst Du mit Deinem Elektroauto nur kurze Strecken in der Stadt, die in dem Kontingent enthalten sind, lohnt sich eine Leihe, denn ansonsten müsstest Du zehn Jahre mit dem Renault Zoe fahren, ehe sich ein Kauf rentiert. Fährst Du mehr, lohnt es sich noch eher: Bei 12.550 Kilometern jährlich rentiert sich der Kauf bereits nach rund acht Jahren, bei mehr als 17.500 Kilometern jährlich bist Du schon im siebten Jahr dabei – hier macht sich der Batteriekauf definitiv bezahlt. Hast Du Dich für ein Elektroauto-Modell entschieden, kannst Du nach diesem Muster Deine Entscheidung abwägen. Vielleicht wird Dir die Entscheidung auch von außen abgenommen. Tesla beispielsweise bietet gar keine Akkus zum Leihen an.



Hat der Lithium-Ionen-Akku eine Zukunft?

Die Rohstoffe, aus denen der Lithium-Ionen-Akku besteht, sind endlich. Bei der E-Auto-Batterie haben wir also das gleiche Problem wie beim Benzin – irgendwann sind die Ressourcen verbraucht. Natürlich wird schon seit Jahren an neuen Technologien geforscht. Es vergeht kaum ein Tag ohne Elektroauto-News über neue Akkutechnologien, die horrende Reichweiten und schnelle Ladezeiten versprechen. Meist sind dies noch Entwicklungen, die erst ganz am Anfang stehen. Zur Erinnerung: Am Lithium-Ionen-Akku wird schon seit vierzig Jahren geforscht – und die Technik ist auch heute noch nicht völlig ausgereift. Aber die meisten Experten sind sich einig, dass diese Form der Batterie eine Zwischentechnologie ist, die in Zukunft von einer besseren abgelöst wird. Sowohl in der Bauweise als auch bei den verwendeten Rohstoffen steht die Forschung für E-Auto-Batterien nahezu noch am Anfang.
Die Feststoffbatterie gilt als Schlüsseltechnologie, die der Elektromobilität zur Massentauglichkeit verhelfen könnte. Bei diesem Typ Akku bestehen Elektroden und Elektrolyt aus festem, nicht brennbarem Material anstatt wie bisher aus flüssigem. Das bietet einige Vorteile: Hohe Reichweiten von rund 800 Kilometern sollen möglich sein. Dennoch soll in nur einer Minute Strom für mehrere Hundert Kilometer Reichweite nachgetankt werden können. Auch die Hersteller sehen in der Feststoffbatterie die Zukunft und investieren Milliarden Euro in Start-ups, die an der Technologie forschen. Bereits in den kommenden Jahren sollen die ersten Modelle zu haben sein. Toyota, bislang nicht als Hersteller von E-Autos aufgefallen, hat angekündigt, bereits 2025 Serienfahrzeuge mit Feststoffbatterie anzubieten. Bei der Entwicklung von Batterien kooperiert der japanische Hersteller mit BMW. Bei Renault-Nissan-Mitsubishi wurde sogar ein Investment von einer Milliarde US-Dollar angekündigt. Der Volkswagen Konzern hat 2012 100 Millionen Euro in das Start-up QuantumScape investiert, das ebenfalls Experte für Feststoffbatterien ist.

Magnesium hilft!

Allerdings kann auch der Feststoffakku als Lithium-Ionen-Batterie konzipiert werden. Daher wird natürlich an geeigneten alternativen Rohstoffen geforscht. Dabei geht es nicht nur um mehr Leistung, sondern auch um umweltfreundliche Produktionsbedingungen. Derzeit gilt Magnesium als heißer Kandidat.
Magnesium ist nicht nur in großen Mengen verfügbar, sondern auch in der Gewinnung und Verarbeitung aus ökologischer Sicht unproblematisch. Außerdem weisen Prototypen eine hohe Speicherkapazität bei geringerem Gewicht auf. Derzeit reduziert sich das Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Akkus schon um die Hälfte – bei gleicher Kapazität. Jedoch gibt es noch ein Problem mit der Lebensdauer. Die ist aktuell zu kurz – in den nächsten Jahren steht also noch einiges an Forschung bevor, ehe Elektroautos mit Magnesium angetrieben werden.

Der Lithium-Ionen-Akku ist die Gegenwart

Wenn Du Dir schon jetzt ein umweltfreundliches Elektroauto kaufen willst, ist die Lithium-Ionen-Batterie trotz der umweltschädlichen Rohstoff-Förderung ökologischer als die herkömmlichen Motoren. Denn sobald das Auto auf der Straße ist, fährt es im besten Fall komplett emissionsfrei. Und leistungsstark ist die Batterie ohnehin. Hast Du Dich für ein Modell entschieden, musst Du Dir nur noch die Batterie mit der zu Dir passenden Kapazität aussuchen, überlegen, ob es ein Kauf oder eine Leihe sein soll, und schon kannst Du Dein neues Strompedal besten Gewissens betätigen.

Leistungsstärkste Batterien aktueller Elektroautos

ModellBatterie (max. Kapazität)maximale Reichweite
BMW i3s37,9 kWh359 km
Renault Zoe41 kWh316 km
Mercedes EQC80 kWh471 km
Audi e-tron95 kWh411 km
Nissan Leaf62 kWh385 km
Jaguar i-Pace90 kWh470 km
VW e-Golf35,8 kWh231 km
Opel Ampera-e60 kWh520 km
Kia e-Soul64 kWh452 km
Tesla Model 375 kWh530 km