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Technik  Technik: Li-Ionen Akkus

Das Risiko lädt mit



Gerade sind die Elektroautos halbwegs unbeschadet der Feuerfalle entkommen, da drängt sich schon die nächste Frage auf: Wie lange halten eigentlich die Akkus? Bisher fehlen Langzeittests.

 
 Li-Ionen Akkus
  
 Li-Ionen Akkus  - Foto: Hersteller  Li-Ionen Akkus - Foto: Hersteller  Li-Ionen Akkus - Foto: Hersteller  Li-Ionen Akkus - Foto: Hersteller  Li-Ionen Akkus - Foto: Hersteller  Li-Ionen Akkus - Foto: Hersteller

Die Elektromobilität hat einen schweren Weg vor sich. Schuld daran sind nicht nur die hohen Preise der Stromer oder die geringen Reichweiten. Zuletzt stürzten brennende Lithium-Ionen-Akkus den Chevrolet Volt in die Krise. GM modifzierte deshalb das Batteriepaket des Stromers in der laufenden Produktion.

Die Akkus des Volt fingen zwar nur deshalb Feuer, weil sie nach einem Crashtest nicht ordnungsgemäß entladen wurden und der Brand entstand erst Wochen nach dem Crash. Das Feuer-Risiko für die Insassen eines Elektroautos bleibt also erheblich geringer als bei einem Fahrzeug mit Benzinmotor.

Doch bald könnte der nächste Schlag auf die Stromer-Branche zukommen: Wie sieht es mit der Haltbarkeit der Akkus aus? Jeder Besitzer eines Handys oder Laptops weiß schließlich, dass die Kapazität der Batterien irgendwann merklich nachlässt. Dass Hersteller wie Daimler, VW oder BMW mit der Markteinführung ihrer Elektroautos und Plug-In-Hybride so lange zögern und zuerst Testflotten auf die Straße schicken, dürfte auch mit der Unsicherheit zur Lebensdauer zu tun haben.

Langzeiterfahrungen zur Akku-Haltbarkeit hat vor allem Toyota, allerdings bezieht sich das auf die Nickel-Metallhydrid-Akkus des Prius. Seit 1996 wurden vier Millionen Batteriepakete hergestellt. "Wir können diese Batterien günstig produzieren. Ich sehe in der Branche keinen schnellen Wechsel hin zu Li-Ionen-Akkus", sagt Toyotas Chefingenieur Satoshi Ogiso. Neben den geringeren Kosten spreche die hohe Lebenserwartung für NiMH-Akkus. "Unsere Datenbasis zeigt, dass es mit der Zeit zwar eine leichte Reduktion der Kapazität gibt, die macht sich aber in der Leistung nicht bemerkbar", so Satoshi Ogiso.

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Batterie mit Schwächen
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"Toyota bedient sich bei den NiMH-Akkus einer speziellen Vorgehensweise", sagt Batterie-Experte Werner Tillmetz vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Ulm. "Die Batterie hat bei hohen Lade-/Entlade-Hüben Probleme, deshalb wird sie nur über einen kleinen Bereich be- und entladen. Meist nutzt man nur 10% der Batteriekapazität. Das macht die Batterie zwar teurer, bringt aber Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Bei Li-Ionen-Akkus kann man deutlich mehr Kapazität nutzen, aber auch hier gilt es die Schwächen der Batterie zu berücksichtigen", so Tillmetz, in dessen Institut Akkus auf ihre Haltbarkeit und Sicherheit getestet werden.

Dabei setzen Plug-In-Hybride wie der Toyota Prius Plug-In oder der Opel Ampera und batterieelektrische Stromer wie der Nissan Leaf gerade auf diese leistungsfähigen Kraftspender. Über die Haltbarkeit von Li-Ionen-Akkus im Auto könne man derzeit nur begrenzt Aussagen machen, meint Werner Tillmetz. "Ich habe vor einigen Jahren bei Mercedes-Motorenprüfern nachgefragt, wie dort die komplette Lebensdauer eines Benzinmotors in verkürzten Tests simuliert wird. Man benutzte einen speziellen 800 Stunden-Zyklus, von dem man wusste: Wenn der Motor das aushält, hält er auch ein Autoleben lang. Das Problem: In diesen Prüfprotokollen stecken 100 Jahre Erfahrung", so der Akku-Experte – Erfahrung, die man bei der Li-Ionen-Technik im automobilen Einsatz logischerweise nicht habe.

Zwar gibt es schon grundsätzliche Erkenntnisse. "Batterien leiden bei Temperaturen um 50 bis 60 Grad Celsius, wie sie etwa im kalifornischen Sommer entstehen können. Auch hohe Strombelastungen bei niedrigen Temperaturen können schädlich sein. Das gleiche gilt für die Schnellladung. Hohe Ströme können – wenn das Batteriesystem nicht dafür optimiert ist - zu lokaler Überhitzung führen und beschleunigen den Degradationsprozess des Akkus", so der Batterie-Forscher.

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Akku zum wechseln
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Echte Langzeiterfahrungen aber fehlen. Toyota-Chefingenieur Satoshi Ogiso gibt indirekt zu, dass die Autohersteller mit diesem Thema nicht offensiv genug umgehen. "Bei einem Plug-In-Hybriden oder batterieelektrischen Fahrzeug ist nach fünf Jahren Gebrauch ein Leistungsrückgang des Akkus um bis zu 20 Prozent möglich. Das müssen wir den Kunden natürlich erklären", sagt Ogiso.

Der Renault-Konzern setzt auf ein spezielles Leasingmodell, um seinen Stromer-Kunden die Angst zu nehmen. Auto und Batterie werden separat geleast. Die Franzosen garantieren für den Leasingzeitraum eine bestimmte Leistungsfähigkeit. "Der Grenzwert für die garantierte Leistungsfähigkeit der Batterie wird entsprechend den Vorgaben des Herstellers mit 75 % der zu Beginn vorhandenen Kapazität bewertet", heißt es in den Garantiebedingungen. Falls diese Leistungsfähigkeit nicht mehr gegeben sei, erhalte der Kunde einen anderen Akku.

Renault-Nissan, Daimler, Toyota und viele andere entwickeln die Li-Ionen-Technik fieberhaft weiter. Mehr Leistung, mehr Kapazität und weniger Kosten lauten die Zielgrößen. "Die Verbesserung der Performance ist mit der Lithium-Ionen-Technik aber begrenzt. Wir forschen daher an Alternativen wie der Feststoff-Batterie", sagt Toyota-Vizepräsident und Entwicklungsleiter Takeshi Uchiyamada.

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Fotos: Hersteller

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