Die Elektroauto-Batterie, das unbekannte Wesen. Der Energiespeicher gilt als das wichtigste Bauteil eines Elektrofahrzeugs und dennoch wissen die meisten Autofahrer kaum etwas über ihn. Zugegeben: Die Elektroautos von Renault zu fahren, ist auch ohne technisches Wissen ein Genuss. Doch ihre atemberaubende Entwicklung und die technische Funktionsweise sind hochinteressant – und gar nicht mysteriös. Hier kommen 10 interessante Fakten von A wie Aufbau bis Z wie Zweites Leben.

Elektroauto-Batterien: Welche Arten gibt es?

Die ersten Elektroautos besaßen schwere Blei-Säure-Batterien – vom Prinzip sind die meisten 12-Volt-Starterbatterien bis heute so aufgebaut. Für alltagstaugliche Reichweiten genügte allerdings die Kapazität nicht. Deshalb traten in den 1990er-Jahren Nickel-Cadmium-Akkus mit höherer Energiedichte an ihre Stelle. Neuer Pferdefuß: Die „Ni-Cd“-Batterien verzeichneten ähnlich wie frühe Handy-Akkus den gefürchteten Memory-Effekt, der die Kapazität mit fast jedem Ladevorgang senkte. Nickel-Metall-Hydridbatterien (Ni-MH) – nicht zum verwechseln mit dem Wort „Hybrid“ – blieben nur eine Zwischenlösung, bis sich die heute gebräuchliche Lithium-Ionen-Technologie durchsetzte.¹

Eine Elektroauto-Batterie auf Lithium-Ionen-Basis kennt keinen Memory-Effekt und vereint lange Haltbarkeit mit hoher Energiedichte. Diese liegt heute bei 300 bis 500 Wh/kg – das ist zehn Mal so viele Energie pro Kilo wie bei einer Blei-Säure-Batterie.¹ Für den Einsatz in Fahrzeugen müssen Lithium-Ionen-Batterien in sehr stabilen Gehäusen untergebracht und durch eine intelligente Elektronik vor Überhitzung und unkontrollierten chemischen Reaktionen (englisch: Runaway) geschützt werden. Renault setzt diese Batterien in allen aktuellen Elektroautos und Hybridmodellen ein.

Für die Zukunft sieht die sogenannte Feststoffbatterie viel versprechend aus. Weil sie keine flüssigen Elektrolyten besitzt, baut sie kompakter und hält Hitze besser stand. Sie bietet eine größere Kapazität bei gleichem Volumen und kann gleichzeitig schnell geladen werden. Erste massenmarkttaugliche Anwendungen werden jedoch nicht vor 2025 erwartet.²

Wie sehr entwickelt sich die Akku-Technologie weiter?

Die Evolution der Elektroauto-Batterie ist eindrucksvoll und lässt sich ziemlich genau beziffern: Der erste Renault ZOE erschien Ende 2012 mit einer 22-kWh-Batterie. Im aktuellen RENAULT ZOE E-TECH mit Z.E. 50-Batterie stellt der Batteriespeicher bei gleichem Platzbedarf aber 52 kWh Kapazität bereit – also mehr als das Doppelte! Dieser Fortschritt spiegelt sich in immer größeren Reichweiten bei gleichem Fahrzeuggewicht wider.

Diese Entwicklung schreibt der kommende Renault Megane E-Tech 100% elektrisch eindrucksvoll fort: Seine Batterie ist nochmals um 40 Prozent niedriger als die des ZOE E-Tech. Mit nur elf Zentimetern Höhe ist sie der derzeit schlankste Akku auf dem Markt³, beherbergt aber je nach Version bis zu 60 kWh – genug für eine Reichweite von bis zu 470 Kilometern (WLTP-Zyklus, je nach Ausstattung).*

Das „Geheimnis“ dieses Stromspeichers ist seine um 20 Prozent höhere Energiedichte, die jetzt bei 600 Wh/l liegt. Möglich macht dies eine neue chemische Zusammensetzung. Beim Stromspeicher des Mégane E-Tech 100% elektrisch handelt es sich um eine Lithium-Ionen-NMC-Batterie (Nickel, Mangan, Kobalt), die mehr Nickel und weniger Kobalt enthält. Außerdem verfügt der Akku ebenso wie der Elektromotor über Flüssigkeitskühlung.³

Aus welchen Komponenten besteht eine Elektroauto-Batterie?

Eine Lithium-Ionen-Batterie im Elektroauto besteht aus mehreren miteinander verbundenen Zellen, einem Batterie-Managementsystem (BMS) und einem Kühlkreislauf mit Flüssigkeits- oder Luftkühlung. Alle Komponenten werden in einem robusten, wasserdichten Gehäuse verbaut.

Wie funktioniert die Batterie in einem Elektroauto?

Renault bietet den Megane E-Tech 100% elektrisch mit 40 kWh und 60 kWh Kapazität an. Die 40-kWh-Batterie besteht aus acht Modulen mit je 24 Zellen, die auf einer einzigen Schicht verteilt sind. Die 60-kWh-Batterie setzt sich aus zwölf Modulen mit je 24 Zellen zusammen, die auf zwei Schichten verteilt sind. In beiden Fällen bleiben die Abmessungen der Batterie unverändert.³

Jede Zelle enthält zwei Elektroden, die von einer leitenden Flüssigkeit, dem Elektrolyt, umgeben sind. Beim Aufladen überträgt das Ladegerät Elektronen von der positiven Elektrode (Anode) zur negativen Elektrode (Kathode). Zum Fahren nutzt der Elektromotor dann den Strom, der durch den Fluss der Elektronen von der Kathode zurück zur Anode erzeugt wird.

Wie lange halten die Elektroauto-Batterien in modernen E-Autos?

Werden Elektroauto-Batterien stark belastet, immer „leergefahren“ und dann wieder „randvoll“ aufgeladen, altern sie und büßen Kapazität ein – wenn auch langsam. Als Faustregel gilt, dass ein Elektrofahrzeug nach zehn Jahren Alltagsbetrieb noch durchschnittlich 75 Prozent der ursprünglichen Batteriekapazität besitzt. Allgemein haben Elektroauto-Batterien eine mindestens ebenso lange Lebenserwartung wie das Fahrzeug selbst.⁴

Lassen sich Elektroauto-Batterien recyceln?

Eine Elektroauto-Batterie enthält viele wertvolle Rohstoffe: Lithium, Kobalt, Nickel, Aluminium etc. Das nötige Know-how, um sie nach dem Ende des Autolebens zurückzugewinnen, existiert. Renault ist hier federführend: In der Renault Re-Factory, Europas erstem Zentrum für Kreislaufwirtschaft, will der Autohersteller jährlich bis zu 120.000 Fahrzeuge – darunter auch  Elektrofahrzeuge – recyceln oder aufbereiten. Etwa 80 Prozent der recycelten Materialien finden dann Verwendung in neuen Batterien. Bis 2030 möchte Renault den höchsten Anteil an recycelten Materialien in neuen Fahrzeugen erreichen.

Gibt es ein zweites Leben für die Akkus?

Ja, auch für Batterien gilt: Das Leben geht weiter. Der naheliegendste Einsatzzweck für gebrauchte Elektroauto-Batterien ist die Verwendung als stationärer Energiespeicher. Als Puffer für „grünen Strom“ von Windrädern und Photovoltaik-Anlagen gewährleisten sie eine konstante Versorgung, auch wenn gerade kein Wind weht oder keine Sonne scheint. Solche Anlagen lassen sich für ein einzelnes Haus, ein Gebäude, eine Fabrik oder sogar ein ganzes Stadtviertel realisieren. So werden stationäre Batteriespeicher Teil der alltäglichen Stromversorgung. Renault zählt hier zu den Vorreitern – etwa mit dem Projekt „Smart Fossil Free Island“. Hier erfahren Sie mehr über das zweite Leben der E-Auto-Batterien von Renault.

Gibt es Garantien auf Elektroauto-Batterien?

Über die Leistungsfähigkeit der Energiespeicher müssen sich Besitzer eines Elektromodells keine Sorgen machen, denn Renault gewährt auf alle Akkus eine Leistungsgarantie. Wer beispielsweise einen Renault ZOE E-TECH mitsamt Batterie erwirbt, erhält auf diese eine Garantie über acht Jahre oder 160.000 Kilometer. Das heißt: Fällt die Batteriekapazität innerhalb dieses Zeitraums unter einen gewissen Wert, sorgt Renault für kostenlosen Ersatz.

Wie lässt sich die Leistung bei Kälte optimieren?

Bei niedrigen Temperaturen verlangsamen sich die elektrochemischen Prozesse und die Batterie arbeitet weniger effizient. Zugleich muss sie mehr leisten und beispielsweise die Heizung mit Strom versorgen. Mit ein paar einfachen Regeln lässt sich die Reichweite dennoch optimieren. Erstens: Nutzen Sie die Vorklimatisierung des Innenraums, solange das Elektroauto lädt – so kostet die wohlige Wärme keine Reichweite.

Zweitens regelt der „Eco“-Modus bei Renault E-Tech-Modellen den Energieverbrauch sehr intelligent – er trimmt Beschleunigung, Energierückgewinnung und Heizung auf höchste Effizienz. Drittens: Fahren Sie vorausschauend. Vermeiden Sie starkes Beschleunigen, weil es viel Energie kostet, und bremsen Sie nicht hart, sondern gemächlich und per „Motorbremse“, weil dann die Rekuperation besser funktioniert. So holen Sie das Meiste aus einer Elektroauto-Batterie heraus.

Renault ZOE: Stromverbrauch kombiniert (kWh/100 km): 17,7–17,2; CO2-Emissionen kombiniert: 0–0 g/km; Energieeffizienzklasse: A+++–A+++.* (Werte nach Messverfahren VO [EG] 715/2007). Zur grafischen Darstellung der Energieeffizienzklasse klicken Sie HIER.

* Werte gemäß WLTP (Worldwide harmonised Light vehicle Test Procedure). Bei WLTP handelt es sich um ein neues, realistischeres Prüfverfahren zur Messung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen. Die angegebenen Verbrauchs- und Emissionswerte wurden nach den gesetzlich vorgeschriebenen Messverfahren ermittelt und ohne Zusatzausstattung und Verschleißteile ermittelt. Die Angaben beziehen sich nicht auf ein einzelnes Fahrzeug und sind nicht Bestandteil des Angebots, sondern dienen allein Vergleichszwecken zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen. Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch, den offiziellen spezifischen CO2-Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personenkraftwagen können dem „Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personenkraftwagen“ entnommen werden, der bei der Deutsche Automobil Treuhand (DAT) unentgeltlich erhältlich ist. Zusatzausstattungen und Zubehör (Anbauteile, Reifenformat usw.) können relevante Fahrzeugparameter, wie z.B. Gewicht, Rollwiderstand und Aerodynamik, verändern und neben Witterungs- und Verkehrsbedingungen sowie dem individuellen Fahrverhalten den Stromverbrauch, die CO2-Emissionen und die Fahrleistungswerte eines Fahrzeugs beeinflussen.

¹ Quelle: www.renaultgroup.com
² Quelle: www.renaultgroup.com
³ Quelle: Renault Pressemitteilung PRP 82/21 vom 06.09.2021
⁴ Quelle: www.renaultgroup.com/innovation

(Stand 11/2021, Irrtümer vorbehalten)