Das Herzstück des Elektroautos: Die Batterie.

Grundsätzlich besteht eine Elektroauto-Batterie aus drei Komponenten: Kathode (Minuspol), Anode (Pluspol) und Elektrolyte. Zwischen den beiden Polen sorgen die Elektrolyte dafür, dass die Ionen zwischen Anode und Kathode hin- und herwandern – je nachdem, ob geladen oder entladen wird.

Bis auf wenige Ausnahmen sind in den meisten Elektroautos Lithium-Ionen-Batterien verbaut. Doch was macht diese Akkus so beliebt bei Herstellern? Was vor allem zählt, ist ein gutes Verhältnis zwischen Gewicht und Leistung. Möglichst klein und kompakt muss die Batterie sein, aber dennoch leistungsstark. Genau das ist es, was eine Lithium-Ionen-Batterie ausmacht, denn obwohl sie die kleinste ihrer Art ist, hat sie eine hohe Energiedichte und bringt somit aktuell die meiste „Power“ mit sich. Ermöglicht wird dies durch den Einsatz von Lithium, da das Metall leicht ist, aber zugleich auch große Energiemengen speichern kann.

Ebenso erfüllen Lithium-Ionen-Batterien die Anforderung, wiederaufladbar zu sein. Denn nur so ist es möglich, mehrere Ladezyklen und Entladezyklen zu durchlaufen, bevor die Batterie ausgetauscht werden muss.

Volkswagen setzt bei dem eigenen Batteriesystem auf einen modularen Aufbau. Bei den neuen E-Modellen wird dieses flach und zwischen den Achsen im Unterboden verbaut. Der Vorteil, den dieser Aufbau bietet, besteht in der Flexibilität. Durch die Zusammensetzung einer variablen Anzahl von Batterie-Modulen kann mit dem Hinzufügen von mehr Modulen schnell und einfach die Reichweite erhöht werden.

Nach wie vor ist die Batterie mit Abstand das teuerste Bauteil im gesamten Fahrzeug. Auch aus diesem Grund hat die Weiterentwicklung des Akkus einen großen Stellenwert bei den Autoherstellern. Umso wichtiger ist es für die deutschen Hersteller, zukünftig unabhängiger vom asiatischen Markt zu sein und mögliche Lieferengpässe zu vermeiden. Denn aktuell sind Entwicklung und Produktion von E-Auto-Akkus fest in asiatischer Hand.

Aus diesem Grund möchte Volkswagen zukünftig mit dem neu gegründeten Batterie-Unternehmen „PowerCo“ in das Batteriegeschäft einsteigen. Der Grundstein hierfür wurde bereits in Salzgitter gelegt, wo ab 2025 die erste Fabrik mit der Fertigung von Batteriezellen beginnen soll. Bis Ende des Jahrzehnts sollen dann in sechs europäischen Fabriken E-Auto-Akkus mit einer Gesamtleistung von bis zu 240 Gigawattstunden pro Jahr hergestellt werden.¹

Aktuell kommen die leistungsfähigsten Elektroauto-Batterien am Markt unter optimalen Bedingungen* auf etwa 600 bis 700 Kilometer. Durchschnittlich liegen die Reichweiten jedoch eher zwischen 120 und 500 Kilometern. Mit ein paar wenigen Tipps und Tricks können Sie übrigens das Optimum an Reichweite aus Ihrem E-Auto herausholen. Wie genau das funktioniert, erfahren Sie hier:

Die Ladedauer eines Akkus hängt ebenso wie die Reichweite von verschiedenen Bedingungen ab. Zum einen von der Batteriekapazität und der Ladeleistung. Zum anderen auch von der Temperatur des Akkus – je kälter, desto langsamer lädt die Batterie – sowie dem Ladezustand der Batterie. Grundsätzlich gilt: Je leerer der Akku ist, desto schneller lädt er auf. Daher können über die Ladedauer keine allgemeinen Aussagen getroffen werden. Im Schnitt können Sie jedoch grob davon ausgehen, dass Ihr Elektrofahrzeug an einer Haushalts-Wallbox zwischen zwei und sechs Stunden, an einer öffentlichen Ladesäule mit 11 bis 22 Kilowattstunden etwa zwei bis vier Stunden und an einer Schnellladesäule mit 50 Kilowattstunden circa 30 bis 60 Minuten laden muss. Inzwischen sind auch Turbo-Schnelllader mit 300 Kilowattstunden verfügbar – dann ist sogar eine Viertelstunde Ladezeit möglich, wenn Ihr Elektroauto für das Schnellladen geeignet ist.

* Die Reichweite kann in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren wie z. B. Kapazität des Akkus, Fahrzeuggewicht oder Außentemperatur variieren.

Bei Elektroauto-Batterien gehen Experten derzeit von einer Lebensdauer zwischen acht und zehn Jahren aus – oder von mindestens 1.000 Ladezyklen.

Daher garantieren die meisten Hersteller auch eine lange Lebensdauer. So gibt Volkswagen aktuell bei allen Elektroauto-Batterien für acht Jahre oder 160.000 Kilometer Laufleistung eine Garantie auf eine Mindestkapazität der Batterie von 70 Prozent.

Zusätzlich können Autofahrer selbst die Haltbarkeit der Batterie beeinflussen. Wichtigste Maßnahme: Laden Sie den Akku normal und nur bis auf 80 Prozent. Dies ist wesentlich schonender als das Schnellladen oder das Aufladen auf 100 Prozent und verlängert somit die Lebensdauer. Ebenfalls sollte bei den Ladezyklen darauf geachtet werden, dass der Akku nicht regelmäßig unter 20 Prozent oder gar auf 0 Prozent sinkt. Dies kann zu einer Tiefentladung des Akkus führen, was wiederum eine dauerhafte Schädigung nach sich ziehen könnte.

Damit zukünftig noch größere Reichweiten und schnellere Ladevorgänge bei Elektroautos möglich sind, forschen Hersteller fleißig an den nächsten Akku-Generationen. Der nächste große Sprung ist durch die Weiterentwicklung der Feststoffbatterie zu erwarten.

Feststoffbatterien werden gegenüber Lithium-Ionen-Akkus eine noch größere Energiedichte und somit auch eine höhere Reichweite haben. Zudem sind Feststoffbatterien leichter, kostengünstiger und versprechen eine noch größere Ladeleistung. Unter anderem sind dann eventuelle Reichweiten von bis zu 1.000 Kilometern möglich und komplette Ladevorgänge innerhalb einer Viertelstunde zu erledigen. Jedoch wird vermutet, dass es noch ein paar Jahre dauern kann, bis diese in der Großserie produziert werden.²

Eine weitere Option ist die SALD-Technologie (Spatial Atom Layer Deposition). Auch mit dieser Weiterentwicklung versprechen sich Wissenschaftler eine höhere Akku-Kapazität und eine größere Ladeleistung.³ Mehr über die neuesten technologischen Entwicklungen bei E-Autos erfahren Sie hier:

Wie bereits erwähnt, gewinnt die Forschung, Entwicklung und Produktion leistungsstarker Batterien innerhalb Deutschlands und Europa immer mehr an Bedeutung. Dabei legen die Hersteller nicht nur Wert auf technische Innovationen, sondern auch auf Nachhaltigkeit und Klimafreundlichkeit.

Vor allem die Förderung der Rohstoffe Lithium und Kobalt haben einen großen Einfluss darauf, wie nachhaltig der Akku am Ende tatsächlich ist.

Beispielsweise werden immer noch große Teile des Lithiums in den ausgetrockneten Salzseen Chiles abgebaut. Es wird jedoch vermutet, dass gerade der Lithium-Abbau wesentlich dazu beiträgt, dass die umliegenden Regionen zunehmend unter Trockenheit und Dürreperioden leiden.⁴ Mittlerweile bezieht Volkswagen vorwiegend Lithium, das aus einem nachhaltigeren Abbau gewonnen wird – wie es in Australien der Fall ist. Das Land gewinnt Lithium vorrangig aus dem konventionellen Erzbergbau und ist mittlerweile der weltweit größte Produzent dieses Rohstoffes.^{5, 6}

Ebenfalls stark umstritten ist der Abbau von Kobalt, das zu großen Teilen aus der Demokratischen Republik Kongo stammt. Vor allem im industriellen Tagebau werden dabei weltweit jährlich viele Millionen Liter Wasser verbraucht und es wird zum Teil unter kritischen Umwelt-, Sozial- und Sicherheitsbedingungen gearbeitet. Aus diesem Grund ist Volkswagen im März 2022 der Initiative for Responsible Mining Assurance (IRMA) beigetreten. Dabei handelt es sich um ein Bündnis von Unternehmen, Minenbetreibern und Non-Profit-Organisationen, die das Ziel haben, gemeinsame Standards für bessere Bedingungen im industriellen Bergbau zu schaffen.⁷

Ebenfalls ein wichtiges Thema hinsichtlich der Nachhaltigkeit: die Entsorgung der Elektroauto-Batterie. Aufgrund der wertvollen Rohstoffe ist es wichtig, die Akkus zu recyclen. Umso besser, dass sich viele der eingesetzten Komponenten theoretisch zu mehr als 90 Prozent recyceln lassen und somit ein zweites oder drittes Mal verwendet werden können. Auch hierauf legt Volkswagen großen Wert und hat an seinem Standort in Salzgitter eine Anlage für das Recycling der Hochvolt-Batterien eröffnet. In einem geschlossenen Kreislauf sollen so unter anderem Lithium, Kobalt, Mangan, Aluminium und weitere wertvolle Rohstoffe zurückgewonnen werden.⁸

Es ist unschwer zu erkennen, dass die Batterie maßgeblich Einfluss auf den zukünftigen Erfolg von nachhaltiger Mobilität hat. Dementsprechend werden auch die Weiterentwicklung der Akkus sowie die nachhaltige Entwicklung der Lieferketten richtungsweisende Themen in puncto Mobilitätswandel sein. Es bleibt also weiterhin spannend!

Quellen:
¹ Volkswagen und Umicore investieren Milliarden in Batterieproduktion – DER SPIEGEL (online)
² Wann ist die Feststoffbatterie serienreif?| Auto Zeitung
³ Feststoffbatterie: Vorteile der neuen Batterietechnologie | Vattenfall
⁴ E-Auto-Batterien: Es geht auch nachhaltiger. (polarstern-energie.de)
⁵ Ressourcen | Rohstoffe für Elektroautos | Volkswagen Deutschland
⁶ Lithium: Minenproduktion nach wichtigsten Ländern 2022 | Statista
⁷ Ressourcen | Rohstoffe für Elektroautos | Volkswagen Deutschland
⁸ Lithium Ionen Akku – das muss man wissen | Elektroauto-News.net