US-Forscher begeistert: Neue Erkenntnis verlängert Lebensdauer von E-Auto-Batterien

Effizienzsteigerung

US-Forscher begeistert: Neue Erkenntnis verlängert Lebensdauer von E-Auto-Batterien

28.09.2024, 09:01 Uhr

Revolution in der Akkutechnik? Eine neue Lademethode soll die Lebensdauer einer Elektroauto-Batterie deutlich erhöhen – ohne Anpassungen der Zellchemie.

Stanford/München - Die Leistung von Batterien ist ein zentraler Faktor für den Erfolg der Elektromobilität. Um die Akzeptanz und Verbreitung von E-Autos zu steigern, hilft zwangsläufig eine Verbesserung der Haltbarkeit.

Eine längere Haltbarkeit der Akkus könnte einerseits die Nutzung von E-Fahrzeugen attraktiver machen, aber auch die Energiespeicherung für Stromnetze revolutionieren. Eine von US-Forschern entdeckte Methode zur Verlängerung der Lebensdauer einer Elektroauto-Batterie könnte dabei eine wichtige Rolle spielen. Diese betrifft Lithium-Ionen-Batterien und erfordert offenbar keine Änderungen der chemischen Zusammensetzung.

Lebensdauer einer E-Auto-Batterie kann in der finalen Phase der Herstellung verlängert werden

Auf die innovative Lademethode kamen Wissenschaftler der Stanford Universität. Teammitglied und Professor William Chueh von der Universität Stanford (Kalifornien) erklärt im Wissenschaftsportal New Scientist die neue Entdeckung:

Laut Chueh reicht es aus, den letzten Schritt im Herstellungsprozess anzupassen, um die Lebensdauer einer Elektroauto-Batterie deutlich zu verlängern. Der finale Schritt, bekannt als „Formierung“ ist mitentscheidend für die langfristige Performance und Haltbarkeit der Batterie. Üblicherweise werden Akkus hier über mehrere Stunden hinweg mit niedrigen Spannungen geladen, um die Leistungsfähigkeit zu stabilisieren.

E-Auto-Plattform: Forscher fanden eine technische Möglichkeit, die Lebensdauer einer Elektroauto-Batterie zu verlängern.
© IMAGO/Arnulf Hettrich

Elektroauto laden: Entdeckung von US-Forschern mithilfe von KI

Die amerikanischen Forscher entdeckten, dass das Laden der E-Auto-Batterien mit höheren Spannungen während der Formierung die Anzahl der möglichen Ladezyklen signifikant erhöht. Bei der Wissensfindung half den Angaben zufolge künstliche Intelligenz:

Mithilfe von Machine Learning identifizierten die Wissenschaftler Spannung und Temperatur als entscheidende Faktoren, welche die Leistungsfähigkeit des Stromspeichers während des ersten Ladevorgangs beeinflussen. Die Theorie festigte sich offenbar, nachdem an insgesamt 186 Batterien eine Reihe von Tests durchgeführt wurden.

Elektroauto-Batterie: Hohe Spannung für eine längere Lebensdauer

Inwiefern diese Erkenntnis dem bisherigen Branchenwissen widerspricht: Traditionell wurde bisher angenommen, dass eine höhere Spannung während des Formierungsprozesses mehr Lithium-Ionen inaktiviert, was die Kapazität der Batterie verringern könnte. Doch das Gegenteil scheint der Fall zu sein:

Der anfängliche Verlust von Lithium-Ionen schafft Platz in der positiven Elektrode und dadurch erhöht sich die Effizienz der Batterie bei darauffolgenden Lade- und Entladevorgängen. Die inaktiven Ionen tragen demnach dazu bei, den Verschleiß der Batterie zu reduzieren.

E-Wagen der Extraklasse: Zehn Luxusautos, die mit Strom fahren

Der Elektro-Sportwagen Rimac Nevera fährt auf einer Straße. — Rimac Nevera: Für viele sind Sportwagen der Inbegriff von Luxus. Beim Rimac Nevera dürfte das außer Frage stehen. Lediglich 150 Exemplare des Elektroautos sollen gebaut werden. Kolportierter Kostenpunkt: zwei Millionen Euro. Netto. Dafür gibt es aber auch 1.914 PS, vier Elektro-Motoren und eine Reichweite von bis zu 550 Kilometern. Den Sprint von null auf 100 legt der Sportwagen in sagenhaften 1,85 Sekunden zurück. © Rimac

Das Luxus-Elektroauto Audi e-tron GT — Audi e-tron GT: Auch der Ingolstädter vereint Sport und Luxus. In der Basisvariante sorgen 476 PS für viel Vortrieb. Wer sich für die RS-Version entscheidet, darf sich auf 598 PS freuen. Je nach Modell sind Reichweiten von 472 bzw. 487 Kilometer möglich. Preislich geht es bei rund 104.000 Euro los. Der RS e-tron GT schlägt mit mindestens 142.500 Euro zu Buche. © Audi

Das Luxus-Elektroauto Porsche Taycan. — Porsche Taycan: Auch wenn man es auf den ersten Blick nicht sieht, technisch ist der Luxus-Stromer eng verwandt mit dem Audi e-tron. Beide nutzen die gleiche Plattform und teilen auch so viele Bauteile. Allerdings hat der Zuffenhausener etwas mehr Leistung (bis zu 761 PS) und kommt je nach Version bis zu 498 Kilometer weit. In der günstigsten Variante kostet der Taycan 88.399 Euro. Am teuersten ist der Taycan Turbo S Cross Turismo mit 191.096 Euro. © Porsche

Das Luxus-Elektroauto Mercedes-Benz EQS — Mercedes-Benz EQS: Abgesehen von den Maybach-Modellen ist die S-Klasse wohl das luxuriöseste Fahrzeug, das man bei Mercedes kaufen kann. Kein Wunder also, dass man in Stuttgart mit einer Elektro-Version nachlegte. In der günstigsten Version mit 292 PS kostet der EQS rund 116.000 Euro. Die Reichweite liegt bei 576 Kilometern. Zudem bietet der Stromer neben viel Luxus auch eine Menge Platz. © Mercedes-Benz AG

Das Luxus-Elektroauto Mercedes-Benz EQE.

Mercedes-Benz EQE: Neben der S-Klasse hat auch die E-Klasse ein elektrisches Gegenstück bekommen. In der Basisversion leistet der Elektromotr des EQE 245 PS und kommt bis zu 639 Kilometer weit. Wer etwas mehr Leistung bevorzugt wird bei AMG fündig. Der AMG EQE 53 4Matic+ Dynamic Plus kommt mit zwei E-Aggregaten die zusammen 687 PS leisten. Allerdings sinkt die Reichweite auf bis zu 526 Kilometer. © Dirk Weyhenmeyer/Mercedes-Benz AG

Das Luxus-Elektroauto BMW iX M60

BMW iX: Ja, auch BMW kann bekanntlich Luxus. In diesem Fall mit dem SUV iX. Die zwei Elektromotoren leisten je nach Version 326 oder 523 PS. Der iX M60 kommt sogar mit 540 PS zum Kunden. Je nach Batterie legt der Stromer mit einer Ladung 408 bis 633 Kilometer zurück. Die Basisversion gibt es bereits für 77.300 Euro. Mit dem M-Logo geht es bei 143.100 Euro los. © BMW/Enes Kucevic Photography

Das Luxus-Elektroauto BMW i7.

BMW i7: Was Mercedes die S-Klasse ist, ist bei BMW der 7er. Mehr Luxus geht nicht. Und wie der Konkurrent aus Stuttgart haben auch die Münchner ihr Flaggschiff unter Strom gesetzt. Zwei Elektromotoren sorgen für 544 PS. Künftig soll der Stromer sogar teilweise autonom fahren können. So viel Luxus hat allerdings seinen Preis: Satte 139.900 Euro ruft BMW für den i7 auf. © BMW/Daniel Kraus

Das Luxus-Elektroauto Lucid Air.

Lucid Air: Mit dem Elektroauto drängen auch immer mehr neue Hersteller auf den Markt. Einer davon ist Lucid. Mit dem Air haben sich die Amerikaner direkt ins Luxus-Segment gewagt. Je nach Ausführung wird das Elektroauto von 480 bis 1.111 PS angetrieben. 2023 soll das neue Top-Modell Saphire mit 1.217 PS kommen. Die Reichweite liegt bei 653 bis 883 Kilometern. In nur 15 Minuten soll genug Strom für ca. 400 Kilometer Reichweite geladen sein. Für die Air Dream Edition werden aktuell 218.000 Euro fällig. Etwas günstiger ist der Grand Touring, der bei 159.000 Euro startet. © Lucid

Das Luxus Elektroauto Jaguar I-PACE.

Jaguar I-PACE: Die Briten sind schon seit 2018 mit ihrem Luxus-Elektroauto auf dem Markt. Entsprechend bekommt der I-PACE 2024 einen Nachfolger. Bis dahin haben die Kunden die Wahl zwischen zwei Versionen mit jeweils 400 PS. Mit der 90,2-kWh-Batterie kommt der Stromer bis zu 450 Kilometer weit. Die Preise starten bei 92.400 Euro. © Jaguar

Das Luxus-Elektroauto Rolls-Royce Spectre.

Rolls-Royce Spectre: Schon im Jahr 1900 hatte sich der Rolls-Royce-Mitbegründer Charles Rolls ein Elektroauto zugelegt und war begeistert. Er wusste aber auch: Die Stromer sind erst dann sinnvoll, wenn es feste Ladestationen geben würde. Über 110 Jahre später ist das der Fall und die BMW-Tochter bringt mit dem Spectre ihr erstes Serien-Elektroauto auf den Markt. Dafür setzt man nicht etwa auf die Neue-Klasse-Architektur, sondern hat mit dem Aluminium-Spaceframe eine eigene Basis entwickelt. Die Batterie ist jedoch mit der des i7 verwandt und soll eine Reichweite von etwa 520 Kilometern ermöglichen. Angetrieben wird der Nobel-Stromer von zwei E-Motoren, die zusammen 585 PS leisten. Mit einem Preis von 318.500 Euro liegt der Spectre zwischen dem Cullinan und Phantom. © Rolls-Royce

Batterie-Revolution? Entdeckung könnte E-Autos attraktiver machen

Das veröffentlichte Resultat aus Kalifornien klingt beeindruckend: Elektroauto-Batterien, die während der Formierung mit höheren Spannungen geladen wurden, erreichten im Durchschnitt eine um 50 Prozent längere Lebensdauer.

Das würde bedeuten, dass die Akkutechnik eines Stromers nach dem neuen Verfahren 1500 Ladevorgänge erreichen könnte, wo bei der überholten Lademethode nur 1000 Zyklen möglich waren. Eine solche Verlängerung wäre ein bedeutender Schritt, um die Effizienz und Wirtschaftlichkeit von elektrischen Fahrzeugen weiter zu verbessern. (PF)