Funktion

Wie Verbrennungsmotoren benötigen auch elektrische Antriebe Energie. Bei Elektroautos wird die benötigte Energie von sogenannten Akkumulatoren, kurz: Akkus, gespeichert. Der Elektromotor wandelt diese elektrische Energie in Bewegungsenergie um.

Zum Einsatz kommen heute fast ausschließlich Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ionen). Bei einigen Hybrid-Modellen sind noch Nickel-Metallhydrid-Akkus verbaut. Die früher verbreiteten Blei- oder Nickel-Cadmium-Akkus spielen keine große Rolle mehr.

Mittlerweile werden Akkus für Elektrofahrzeuge auch als Batterie bezeichnet. Das ist streng genommen zwar falsch, weil Batterien anders als Akkus nach der Energieabgabe unbrauchbar werden. International, bzw. im englischsprachigen Sprachraum wird allerdings nicht zwischen Akkus und Batterien unterschieden: Das Elektroauto wird international  dementsprechend als BEV – Battery Electric Vehicle – bezeichnet.

Wie funktioniert ein Lithium-Ionen-Akku?

Ein Akku besteht aus zwei Elektroden, der Kathode(-) und der Anode(+). Beide trennt der Elektrolyt. Beim Entladen gibt die Kathode Elektronen ab, die durch den äußeren Stromkreis zur Anode wandern – es fließt Strom (von Anode zur Kathode). Als Ausgleich wandern positive Lithium-Ionen aus der Kathode in den Elektrolyt und strömen zur Anode, wo sie eingelagert werden.

Beim Laden wird von außen eine Spannung angelegt, wodurch wiederum an der Anode Elektronenüberschuss entsteht (Elektronen wandern durch äußeren Stromkreis zur Kathode). Die Lithium-Ionen wandern nun von der Anode zur Kathode und lagern sich in der Kathode ein.

Warum können Lithium-Ionen-Akkus brennen?

Das Metall Lithium, das leichteste unter den bei Raumtemperatur festen Elementen, ist sehr reaktionsfreudig und brennbar: Werden Lithium-Ionen-Akkus zu warm, neigen sie zum "thermischen Durchgehen". Das heißt, sie werden ohne Wärmezufuhr von außen immer heißer.

Die Grenztemperatur liegt je nach Akkutyp zwischen 150 und 250 Grad. Wird sie überschritten, reagiert das Lithium mit anderen Bestandteilen der Akkuzelle, wobei erneut Wärme entsteht. Ab 300 Grad schließlich beginnt der flüssige Elektrolyt zu brennen. Zum Schutz bedarf der Akku einer permanenten Temperaturüberwachung. Sie schaltet ihn automatisch ab, wird eine Betriebstemperatur von etwa 60 Grad überschritten.

Wie lange hält ein Lithium-Ionen-Akku?

Die Lebensdauer eines Akkus wird in Ladezyklen gemessen. Ein Ladezyklus entspicht dem vollständigen Nachladen der gesamten Akkukapazität. Wird ein Auto-Akku viermal von 75 auf 100 Prozent geladen, ergibt dies viermal 25 Prozent Ladung, also einen vollen Ladezyklus.

Hersteller geben für ihre Batterien heute meist eine Lebensdauer zwischen 500 und 1000 Ladezyklen in acht bis zehn Jahren an, je nach Bauart. Das entspricht bei E-Mobilen derzeit einer garantierten Laufleistung von 100 000 bis 200 000 Kilometern. Aber auch nach 1000 Zyklen lässt sich ein Akku noch bis auf etwa 80 Prozent seiner ursprünglichen Kapazität aufladen. Langsames Laden und ein Akkustand zwischen 20 und 80 Prozent verlängern die Lebensdauer.