1000 volle Ladezyklen im Elektroauto 

Die Batterie ist das Herzstück eines Elektroautos. Sie speichert die elektrische Energie, die den Motor antreibt, und bestimmt die Reichweite und die Leistung des Fahrzeugs. Doch wie wird eine Batterie für Elektroautos hergestellt, welche Rohstoffe werden dafür benötigt und wie hoch sind die Kosten? Und was passiert mit der Batterie am Ende ihres Lebenszyklus? 

Zusammensetzung: Aus was besteht eine Elektroauto-Batterie?

Eine Batterie setzt sich vereinfacht aus vier Hauptkomponenten zusammen: 

1. Kathode (Minuspol): Dies ist der negative Pol der Batterie. 

2. Anode (Pluspol): Hierbei handelt es sich um den positiven Pol der Batterie. 

3. Separator: Der Separator trennt die Kathode und die Anode voneinander. 

4. Elektrolyte: Flüssige Elektrolyte befinden sich zwischen den beiden Polen. Sie ermöglichen den Ionenfluss zwischen der Anode und der Kathode, abhängig davon, ob die Batterie gerade geladen oder entladen wird. 

Antriebsbatterien, wie sie in Elektroautos verwendet werden, haben verschiedene Bezeichnungen, darunter Hochvoltspeicher, Traktionsbatterie oder Zyklenbatterie und bestehen aus mehreren miteinander verbundenen Einzelbatterien. Diese Einzelbatterien wiederum setzen sich aus parallel und seriell zusammengeschalteten Akku-Zellen oder Zellenblöcken zusammen. Die Traktionsbatterie in den meisten Elektroautos liefert eine Spannung von 400 Volt, beim Porsche Taycan sind es sogar 800 Volt.  

Die Batterien für Elektroautos müssen einerseits möglichst leicht und klein, andererseits jedoch auch leistungsstark und langlebig sein. In modernen Elektroautos kommen deshalb hauptsächlich Lithium-Ionen- und selten Lithium-Polymer-Batterien zum Einsatz. 

Die Gewinnung von Rohstoffen: Nachhaltigkeit steht im Vordergrund   

Die Herstellung einer Batterie ist ein komplexer Prozess, der mehrere Schritte umfasst. Zunächst müssen die Rohstoffe für die einzelnen Komponenten der Batterie gewonnen werden. Dazu gehören vor allem Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit, die in verschiedenen Ländern mit unterschiedlichen ökologischen und sozialen Standards abgebaut werden. Der Volkswagen Konzern legt viel Wert auf den nachhaltigen Abbau von Rohstoffen und beteiligt sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette an Nachhaltigkeitsinitiativen wie der Responsible Minerals Initiative (RMI) und der Global Battery Alliance des Weltwirtschaftsforums. 

Herstellung und Kosten einer Elektroauto-Batterie 

Nach der Gewinnung der Rohstoffe werden diese zu den Batteriezellen verarbeitet, die das Herzstück der Batterie bilden. Die Zellen werden in Modulen zusammengefasst, die wiederum zu einem Batteriepack verbunden werden. Das Batteriepack enthält das Batteriemanagementsystem, das für die Überwachung und Steuerung der Batterie zuständig ist.  

Die Kosten der Batterieproduktion sind in den letzten Jahren deutlich gesunken, da die Technologie verbessert und die Skaleneffekte genutzt wurden. Laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI werden in den kommenden Jahren Zellherstellungskosten von deutlich unter 100 Euro pro kWh erreicht werden könnten. Dabei handelt es sich um den Preis, bei dem Elektroautos mit vergleichbaren Benzin- und Dieselmotoren gleichziehen könnten.  

Lebensdauer einer Elektroauto-Batterie: 1000 volle Ladezyklen 

Die Lebensdauer von Elektroauto-Batterien wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst:  

• Ladezyklen: Je mehr Ladezyklen eine Batterie durchläuft, desto mehr verschleisst sie im Laufe der Zeit. 
• Temperatur: Hohe Temperaturen können die Lebensdauer von Batterien erheblich verkürzen. Hitze beschleunigt chemische Reaktionen innerhalb der Batterie und führt zu schnellerem Verschleiss. 
• Tiefe Entladung: Wenn eine Batterie zu stark entladen wird (unter ihre empfohlene Mindestspannung), kann dies ihre Lebensdauer beeinträchtigen. 
• Lagerung: Die Art und Weise, wie Batterien gelagert werden, ist wichtig. Eine längere Lagerung bei voller Ladung oder extrem niedriger Ladung kann zu Kapazitätsverlusten führen. 
• Qualität: Hochwertige Batterien halten in der Regel länger als minderwertige Modelle. 
• Alter: Selbst, wenn eine Batterie nicht oft verwendet wird, altert sie im Laufe der Zeit und verliert an Kapazität. 

Standardmässig liegt die Mindestanforderung für Batterien in Elektroautos bei einer Laufleistung von 150 bis 200 Tausend Kilometern. Dies entspricht etwa tausend vollen Ladezyklen. Mit wachsender Batteriekapazitäten und höheren Reichweiten pro Ladung wird die Anforderung an die Anzahl der Ladezyklen aber vermutlich sinken.  

Für Aufsehen sorgte Anfangs Januar die Meldung von Powerco, ein für die Volkswagen Gruppe global agierendes Batterieunternehmen. Ihr Partner, das US-Unternehmen QuantumScape, konnte in ersten Tests herausragende Resultate mit neuen Feststoffzellen vorweisen. Batterien basierend auf der neuartigen Technologie sollten selbst nach einer gefahrenen Strecke von 500’000 Kilometern noch über mehr als 95 Prozent ihrer Kapazität verfügen.  

Second life: Batterien werden im stationären Betrieb genutzt 

Akkus, die für den Einsatz im Auto nicht mehr leistungsfähig genug sind, sind aber keineswegs wertlos. In der Regel haben sie immer noch einen Energieinhalt von 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität. Es ist darum wirtschaftlich wie auch ökologisch ratsam, aussortierten Batterien ein zweites Leben (second life) im stationären Betrieb zu gewähren. So gibt es innerhalb des Volkswagen-Konzerns eine Vielzahl von Second-Life-Grossspeicherprojekten. Dort kommen gebrauchte Fahrzeugakkus im Verbund als riesige Batterie zum Einsatz – sowohl in den Volkswagenwerken als auch in Kooperationsprojekten mit Versorgungsgesellschaften und Städten.  

Recycling: Rückgewinnung von wertvollen Rohstoffen 

Kommt eine Batterie aber am Ende ihres Lebenszyklus an, muss sie fachgerecht entsorgt oder recycelt werden. Das Recycling von Batterien für Elektroautos ist eine Herausforderung, da sie aus verschiedenen Materialien bestehen, die getrennt werden müssen. Das Recycling hat aber auch Vorteile, da es wertvolle Rohstoffe zurückgewinnt, die wieder für neue Batterien verwendet werden können. So stecken laut Volkswagen in einem rund 400 Kilogramm schweren Lithium-Ionen-Akku mit 50 kWh Kapazität aktuell etwa 8 Kilo Lithium, 12 Kilo Mangan, 9 Kilo Kobalt, 41 Kilo Nickel und 71 Kilo Grafit.  

Die Abteilung «Forschung und Entwicklung» des Volkswagen-Konzerns hat eine Recycling-Lösung gefunden und sie gemeinsam mit Volkswagen Group Components serienreif gemacht. Es ist ein innovatives und nachhaltiges Verfahren, mit dem Batterien recycelt werden. Das Verfahren wird am deutschen Standort Salzgitter in einer Pilotanlage erstmals eingesetzt, mit dem Ziel über 90 Prozent der Batterie zu recyclen und Wertstoffe wie Kobalt, Nickel, Mangan oder Lithium in den Kreislauf zurückzuführen. Für die Schweiz ist eine nationale Lösung denkbar. Bei aktuell rund 150’000 Elektrofahrzeugen auf den Strassen, Tendenz stark steigend, ist das Rückgewinnungspotenzial von seltenen Wertstoffen nicht zu vernachlässigen und ein wichtiger Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft.