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Trends, Innovation, Autobatterie

Lebensdauer von Batterien für Elektroautos – wir beseitigen die Zweifel

19 Oktober 2020

Viele Autofahrer haben immer noch kein Vertrauen in Elektroautos, vor allem wegen ihrer Reichweite. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass Batterien für Elektroautos wesentlich mehr Kilometer zurücklegen können als geschätzt wurde. Die von den Herstellern verwendeten Technologien und Materialien tragen dazu bei, ideale Bedingungen für die Batterie zu schaffen und ihre Lebensdauer zu verlängern.

Schnelles Aufladen und die Lebensdauer einer Autobatterie – die Lebensdauer der Zellen hängt weitgehend vom ordnungsgemäßen Betrieb ab.
Schnelles Aufladen und die Lebensdauer einer Autobatterie – die Lebensdauer der Zellen hängt weitgehend vom ordnungsgemäßen Betrieb ab.

Die häufigsten Bedenken hinsichtlich der Technologie von Elektroautos betreffen ausschließlich die Nutzung in der Praxis. Die in ihnen verwendeten Lithium-Ionen-Batterien haben eine spezifische Kapazität, die mit der Zeit und den nachfolgenden Ladezyklen allmählich abnimmt. Dies erfordert, dass das Auto immer häufiger an die Ladestation angeschlossen und letztendlich die Batterie ausgetauscht werden muss, was ziemlich teuer ist. Die Erfahrungen mit dem Einsatz von Elektroautos , unter anderem in den Vereinigten Staaten und Europa, zeigen jedoch, dass die Lebensdauer einer Autobatterie die Erwartungen der Hersteller und Nutzer übertroffen hat. Und obwohl Elektroautos in Bezug auf die Reichweite nicht so gut sind wie Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor, steigt ihr Absatz von Jahr zu Jahr.

Darüber hinaus arbeiten Fahrzeughersteller und Technologieanbieter an neuen Konstruktions- und Materiallösungen, um optimale Bedingungen für den Batteriebetrieb zu gewährleisten und damit die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Knauf Industries hat sich ebenfalls diesem Wettlauf angeschlossen und ein Autobatterie-Set auf den Markt gebracht, der Isolierkomponenten aus dem innovativen EPP-Schaumstoff enthält.

Wie lange hält die Batterie in einem Elektroauto?

Es existierten lange Zeit viele Mythen über die kurze Lebensdauer von Batterien für Elektroautos, die auf den Erfahrungen mit der Verwendung beliebter Lithium-Ionen-Batterien in Smartphones und Laptops beruhten. Es ist bekannt, dass jeder Ladezyklus die Kapazität der Batterie verringert, d. h. die Menge an Energie, die in ihr gespeichert ist, um das Gerät zu betreiben. Heute sind Elektroautos lange genug in Betrieb, um reelle Daten über die Haltbarkeit der von ihnen verwendeten Batterien zu liefern. Die Organisation Plug In America testete zum Beispiel den Tesla S und fand heraus, dass die Zellen nach den ersten 80.000 km rund 5 % ihrer Kapazität verlieren. Später fällt der Rückgang der Fabrikparameter viel langsamer aus. Der Hersteller selbst gibt eine 8-jährige Garantie auf die verwendeten Zellen und schätzt deren Lebensdauer auf 500.000 - 800.000 km. Renault und Hyundai bieten die gleiche Garantie, aber in diesen Fällen sind die Kilometerbegrenzungen mit 160.000 km bzw. 200.000 km etwas niedriger.

In den meisten Fällen unterliegt die Batterie einem Garantieaustausch, wenn ihre Kapazität unter 60-70 % ihres ursprünglichen Wertes fällt. Es ist erwähnenswert, dass ein durchschnittlicher europäischer Autonutzer etwa 37 km pro Tag fährt, was im Falle von Renault und Hyundai eine stressfreie Nutzung von 12-14 Jahren und im Falle von Tesla bis zu 60 Jahren bedeutet! In der Praxis fahren in Europa und den Vereinigten Staaten bereits Elektroautos, die bereits die Grenze von bis zu einer halben Million gefahrener Kilometer überschritten haben, und ihre Batteriekapazität ist nicht unter 80 % gesunken. Die Lebensdauer der Zellen kann weiter verlängert werden, wenn sie ordnungsgemäß betrieben werden und die richtigen Arbeitsbedingungen gewährleistet sind.

Wovon hängt die Lebensdauer einer Autobatterie ab?

Das Autobatterie-Set von Knauf Industries.
Das Autobatterie-Set von Knauf Industries.

Die Lebensdauer einer Batterie hängt von ihrer Konstruktion und ihren Betriebsbedingungen ab. Der größte Feind der Lithium-Ionen-Batterien sind vor allem die Hitze, die für eine sehr hohe Temperatur sorgt und ihre Kapazität deutlich verringert. Ein solches Problem trat vor allem bei den ersten Modellen von Elektroautos mit passiver Luftkühlung auf. Heutige Batteriebaugruppen sind am häufigsten mit aktiven Flüssigkeitskühl- und Heizsystemen ausgestattet. Darüber hinaus sorgt ein Computer, der die Stromverteilung steuert, dafür, dass die Batterie für ein Elektroauto innerhalb optimaler Ladebereiche von 20-80 % arbeitet. Die Lebensdauer der Batterien wird auch durch lange Stillstandszeiten, in denen sie nicht wieder aufgeladen werden, sowie durch Schnellladung beeinträchtigt, wie die Erfahrung europäischer und amerikanischer Taxifahrer bestätigt. Es ist auch zu bedenken, dass die Batterie verschiedenen Arten von Stößen und Vibrationen ausgesetzt ist, die im schlimmsten Fall zu ihrer Beschädigung führen können. Deshalb hängt so viel auch von der Konstruktion der Batterie ab, insbesondere von den Materialien ihrer Isolierung.

Wieso lohnt es sich, Batterie-Isolationssysteme für Elektroautos verwenden?

Separator aus EPP-Schaum in einer Zelle einer Elektroautobatterie.
Separator aus EPP-Schaum in einer Zelle einer Elektroautobatterie.

Jede Ladung führt zu einer chemischen Veränderung, die sich in einer Vergrößerung der Zellen und sogar in einer Verformung der Autobatterie des Elektroautos manifestieren kann. Dies kann zu Problemen mit der effektiven Temperaturkontrolle, dem Temperaturanstieg und dem Eindringen in benachbarte Zellen führen. Deshalb ist die richtige Isolierung der Batteriezellen so wichtig. Richtig ausgewählte Materialien werden sie einerseits thermisch und elektrisch trennen und andererseits die Zellen und elektrischen Verbindungen unter schwierigen Einsatzbedingungen vor Verformung oder mechanischer Beschädigung schützen. Der Polypropylen-Schaumstoff (EPP) von Knauf Industries hat sich als ein sehr effektives Material erwiesen, das bei der Konstruktion einer Batterie für Elektroautos verwendet wird und bei der Herstellung von Autoteilen. weit verbreitet ist. Sie bieten sowohl eine wirksame thermische als auch elektrische Isolierung. Aufgrund dessen, dass sie die UL94-Anforderungen erfüllen, sind sie sehr widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen. Ihr zusätzlicher Vorteil, der von der Automobilindustrie sehr geschätzt wird, ist das geringe Gewicht, das es erlaubt, die Konstruktion der Autobatterie „schlanker“ zu gestalten und damit das tatsächliche Gewicht von Elektrofahrzeugen zu reduzieren, was sich auch in einer erhöhten Reichweite niederschlägt.

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Welche Arten von Isolierung gibt es für Autobatterien mit EPP?

Eine der Arten von Isolierungen aus EPP-Schäumen sind Batteriezellseparatoren, die nicht nur Stöße und Erschütterungen absorbieren, sondern auch eine Verformung der Zellen durch chemische Veränderungen verhindern. Das geschäumte Polypropylen ist in diesem Fall perfekt einsetzbar, da es sich nicht dauerhaft verformt und in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Es ist ein ausgezeichneter thermischer Isolator, der den Temperaturübergang zwischen den einzelnen Komponenten der Batterie auf das Elektroauto verhindert und eine gleichmäßige Temperaturverteilung gewährleistet. Aus diesem Material hergestellte Komponenten haben zudem eine hohe Durchbruchspannung und verhindern unkontrollierte Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Zellen der Batterie. Aus diesem Grund eignet sich geschäumtes Polypropylen auch für die Herstellung von Komponenten, die als Kabelklemmschienen dienen.

EPP-Schäume sind sehr flexibel, beständig gegen Brechen und Bröckeln und sorgen so für eine sichere Befestigung der Verkabelung. Befestigungen aus geschäumtem Kunststoff erleichtern den Leitprozess von elektrischen Verbindungen erheblich und machen z. B. Schraubverbindungen überflüssig. Die einzelnen Komponenten lassen sich schnell und einfach per Klick verbinden. Diese neuen Materiallösungen haben das Potenzial, die Elektromobilitätsbranche zu revolutionieren. Sie verlängern die Lebensdauer und Haltbarkeit der Batterie eines Elektroautos und erhöhen gleichzeitig die Betriebssicherheit, was einen bemerkenswerten Einfluss auf eine noch größere Popularisierung der EV-Technologie in naher Zukunft haben wird.

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