Batteriebeständigkeit von Elektrofahrzeugen: für längere Nutzungsdauer gewährleistet
Für eine längere Zeit waren Zweifel an der Langlebigkeit von Elektroautos hauptsächlich auf die mögliche kurze Lebensdauer der Batterie konzentriert. Dieser Bestandteil gilt jedoch inzwischen als bemerkenswert zuverlässig.
Früher war der Motor der teuerste Teil eines Fahrzeugs, wobei eine Lebensdauer von etwa 200.000 bis 300.000 Kilometern bei ordnungsgemäßer Wartung als akzeptabel angesehen wurde. Die Zuverlässigkeit war ein wichtiger Faktor für Autokäufer. Bei Elektrofahrzeugen jedoch ist die Batterie entscheidend für ihre Lebensdauer. Eine defekte Batterie kann zu einem Totalausfall führen, was nicht nur unbequem, sondern auch kostspielig ist.
Leider ist ein frühzeitiger Batterieausfall kein bloßer Mythos von Benzin-Fans, sondern eine Realität für einige Elektrofahrzeugbesitzer. Allerdings wird die Lebensdauer von Batterien immer vorhersehbarer und ihre erwartete Lebensdauer ist erstaunlich hoch. In vielen Fällen übertrifft sie sogar die Lebensdauer des Autos. Dies ist auf verbesserte Software und Zellchemie zurückzuführen. Allerdings hat der Benutzer und sein Verbrauchsmuster immer noch einen erheblichen Einfluss auf die Batteriegesundheit.
Anzeichen: hohe Kilometerleistung und lange Garantien
Es gibt klare Anzeichen dafür, dass Batterien nicht mehr die zerbrechlichen und fehleranfälligen Teile sind, die sie einmal waren. So sind beispielsweise gebrauchte Elektrofahrzeuge mit hoher Kilometerleistung immer häufiger zu finden. Auf mobile.de, einer Plattform zum Kauf von Gebrauchtwagen, sind über 75.000 Elektrofahrzeuge gelistet, und etwa 450 davon haben mehr als 150.000 Kilometer auf dem Tacho. Etwa 150 Fahrzeuge überschreiten sogar die 200.000-Kilometer-Marke, und einige Tesla-Modelle erreichen sogar 300.000 Kilometer! Hohe Kilometerleistung und Elektromotoren sind kein Widerspruch mehr.
Ein weiteres Anzeichen für die Zuverlässigkeit von Batterien sind die erweiterten Garantieabdeckungen der Autohersteller. Als Elektrofahrzeuge in die Serienproduktion gingen, führte die Angst vor Batterieausfällen oft dazu, dass Leasingmodelle angeboten wurden. In diesen Fällen wurde nur das Auto gekauft, aber die Batterie monatlich gemietet. Wenn die Batterie stark degradierte oder ganz ausfiel, lag die Verantwortung beim Hersteller, nicht beim Besitzer.
Heute bieten die Hersteller jedoch klare und großzügige Garantien für Batterien an. Ihr Vertrauen in deren Zuverlässigkeit hat mit der praktischen Erfahrung gewachsen, und so haben auch ihre Garantieversprechen zugenommen. Eine Batteriegarantie von 8 Jahren oder 160.000 Kilometern ist inzwischen Standard. Einige Hersteller bieten sogar 10 Jahre oder bis zu 250.000 Kilometer Garantie an. Lexus gewährt für den UX 300e eine Garantie von 10 Jahren oder 1.000.000 Kilometern, ein Statement des Vertrauens seitens des Herstellers.
Außerhalb der Garantie: Überbeanspruchung
Aber man ist nicht immer auf der sicheren Seite, wenn es um Garantien geht. Wenn die Batterie extremen Belastungsfaktoren ausgesetzt ist, kann sie die Garantie verlieren. Tiefentladung, verpasste Wartung oder ein Ladeverhalten, das die Batterie stark belastet, können dem Hersteller berechtigte Gründe geben, die Garantiedienstleistung abzulehnen. Wer auf Nummer sicher gehen will, sollte genau auf die genauen Bedingungen und Verwendungsempfehlungen achten, die mit der Garantie verbunden sind.
Der Garantiefall bezieht sich nicht nur auf den vollständigen Batterieausfall, sondern auch dann, wenn die Ladekapazität unter einen bestimmten Wert fällt. Der State of Health (SoH)-Wert gibt Auskunft darüber, welchen Prozentanteil der ursprünglichen Kapazität noch verfügbar ist. Wenn die Kapazität während der Garantiezeit unter etwa 80 Prozent (in einigen Fällen liegt die Garantiegrenze bei 70 Prozent) der ursprünglichen Speicherkapazität fällt, greift der Garantiefall. Wenn noch 79 Prozent übrig sind, ist die Batterie nicht defekt, aber der Reichweite hat sich deutlich verringert. Während dies bei Langstreckenfahrzeugen keine Rolle spielen mag, kann es für Stadtfahrzeuge mit kleinen Batterien ein lästiges Hindernis darstellen.
Faktoren, die den SoH beeinflussen
Mehrere Faktoren beeinflussen den SoH. Die Zeit spielt eine Rolle aufgrund chemischer Zersetzungsprozesse in der Anode und Kathode. Neben diesem "Kalenderalterung" ist die Anzahl der Ladezyklen wahrscheinlich der wichtigste Alterungsfaktor. Mit jeder Ladung geht ein Teil der Kapazität verloren.
Bei Lithium-Ionen-Batterien wird angenommen, dass die Kapazität nach mehr als 1.000 vollständigen Ladezyklen nicht unter 80 Prozent fallen wird. Diese Zahl ist beeindruckend, wenn man bedenkt, dass der durchschnittliche Elektrofahrzeugbereich im Jahr 2023 etwa 400 Kilometer beträgt, was theoretisch eine Kilometerleistung von 400.000 Kilometern ermöglicht, grob geschätzt und ohne Berücksichtigung der dynamischen Degradation.
Allerdings ist dies ein theoretischer Wert, da die Degradation der Batterie von zusätzlichen Faktoren abhängt, die vom individuellen Benutzerverhalten abhängen. Wer aggressiv fährt, belastet die Batterie stärker, da sie thermisch stärker beansprucht wird. Extreme Außentemperaturen können auch die Batteriezellen beeinflussen. Wer sein Elektroauto consistently in einer klimakontrollierten Garage und nicht in der prallen Sonne oder an frostigen Tagen draußen aufbewahrt, kann die Degradationskurve der Batterie verlangsamen.
Ladeverhalten spielt eine wichtige Rolle
Das Ladeverhalten hat einen massiven Einfluss. Häufiges Nachfüllen an Schnellladestationen wird die Degradationskurve entlang der Zeitachse schneller nach unten verschieben, da das schnelle Laden auch thermische Belastung für den Energiespeicher bedeutet. Im Gegensatz dazu wird langsames und schonendes AC-Laden über Nacht an einer heimischen Ladestation die Alterung der Batterie verlangsamen, wie Laborversuche auf Zellebene und reale Beispiele von Elektrofahrzeugnutzern zeigen. Dies bedeutet nicht, dass man Schnellladestationen meiden sollte, aber ihr häufiger Einsatz wird nur leicht die langfristige SoH-Entwicklung während des gesamten Alterungsprozesses der Batterie beeinflussen.
Der Ladezustand einer Batterie, häufig als State of Charge (SoC) bezeichnet, hat einen erheblichen Einfluss auf ihre Lebensdauer. Regelmäßiges Entladen der Batterie, was zu häufigen SoC-Werten nahe 0% führt, gefolgt von vollständigen Wiederaufladungen (SoC von 100%), beschleunigt die Batteriealterung. Das Einhalten eines moderaten Ladezustands, wie z.B. teilweises Laden innerhalb des Bereichs von 60-80%, kann die Lebensdauer der Batterie um das Fünffache verlängern, wie Experten sagen. In der Realität ist ein SoC-Bereich zwischen 20-80% geeigneter.
Neue Erkenntnisse des YouTubers und Wissenschaftlers "Akkudoktor" Andreas Schmitz zeigen gegensätzliche Beispiele für den Verschleiß von Elektrofahrzeug-Batterien. Ein in Norwegen stationiertes Tesla Model 3 Taxi mit häufigem Hochgeschwindigkeitsladen (93% Rate) erreichte einen kritischen Gesundheitszustand (SoH) von 80% nach etwa 110.000 Kilometern. Im Gegensatz dazu hatte ein von Hansjoerg-Eberhard Freiherr von Gemmingen-Hornberg über 2 Millionen Kilometer gefahrenes Tesla Model S P90 mehrere Batterieersatzteile, wobei jede Batterie durchschnittlich eine Lebensdauer von rund 500.000 Kilometern hatte.
Diese Beispiele zeigen eine signifikante Diskrepanz in der Batterielebensdauer. Schmitz wollte durch Daten, die er von der Community und Foren gesammelt hatte, die durchschnittliche Strecke herausfinden, die benötigt wird, um einen SoH von 80% zu erreichen. Das berechnete Ergebnis liegt bei etwa 250.000 bis 300.000 Kilometern bei normaler Nutzung, bei der aktuellen Technologie. Die Verwendung alternativer Zellchemie wie Nickel-Mangan-Cobalt (NMC), Natrium-Ion (Na-Ion) und insbesondere Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) wird für ihre hervorragende Zykluslebensdauer anerkannt und soll in Zukunft höhere Reichweiten liefern. Das chinesische Unternehmen Svolt projetiziert für ihre kommende Short-Blade-Batterie (LFP) über 2.500 Ladezyklen und über eine Million Kilometer.
Batterie-schonende Fahrgewohnheiten
Fahrer, die batteriefreundliche Fahrgewohnheiten befolgen, können sich über eine verlängerte Reichweite und möglicherweise einen höheren Wiederverkaufswert freuen. Die Nachfrage nach Batteriezertifikaten, die Informationen zum SoH liefern, wird auf dem Gebrauchtwagenmarkt steigen. Ein hoher SoH-Wert verschafft Verkäufern eine stärkere Verhandlungsposition und führt zu höheren Preisen. Allerdings könnte mit dem wachsenden wirtschaftlichen Gewicht des Gebraucht-Elektrofahrzeug-Markts auch der Betrug mit Batteriezertifikaten als einladendes Geschäftsmodell auftreten.
Dieser Trend gilt auch für Batterie-Retrofits. Eine stark degradierte Fahrzeugbatterie bedeutet nicht automatisch das Ende des elektrischen Lebens. Numerous Anbieter bieten nun Retrofit-Lösungen an, die alternde Batterien in älteren Elektrofahrzeugen durch neue ersetzen. Mandrill Automotive aus Göppingen bietet beispielsweise Lösungen für den BMW i3 an. Eine neue 120 Ah-Speichereinheit kostet rund 13.600 Euro und bietet eine höhere Kapazität als die ursprünglichen 60 oder 94 Ah-Versionen. Laut "Auto Motor & Sport" entwickelt Mandrill ein neues Batterieformat mit unterschiedlichen Zellen und Chemie, das die Reichweite des i3 auf 400 Kilometer erhöhen könnte. Aktuell kommt die Batterieerneuerung für den i3 mit einer 10-jährigen Garantie.
Praktisch werden Batterielebensdauern länger sein. Batterien, die aus Elektrofahrzeugen entnommen werden, landen nicht sofort auf dem Schrottplatz, sondern werden für stationäre Energiespeicherung wie Solarstromspeicherung umfunktioniert und können weitere zehn Jahre betrieben werden.
Obwohl initially Bedenken bezüglich der Langlebigkeit von Elektroautobatterien bestanden, hat sich ihre Zuverlässigkeit deutlich verbessert. Heute sind gebrauchte Elektrofahrzeuge mit hoher Kilometerleistung keine Seltenheit mehr, und die Batteriegarantien der Hersteller wurden verlängert, was ihr Vertrauen in die Batteriezuständigkeit widerspiegelt.
Bei Elektrofahrzeugen spielt die Wartung des Batteriegesundheitszustands und des Ladeverhaltens eine wichtige Rolle bei der Verlängerung der Lebensdauer. Das Consistente Aufladen der Batterie zwischen 60-80% und das Vermeiden von häufigem Schnellladen kann den Batterieverschleiß verlangsamen.
