Wie funktioniert die Batterie eines Elektroautos?
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Eine Lithium-Ionen-Batterie treibt alle Arten von Elektrofahrzeugen an. Sie hat sich von Anfang an als Referenztechnologie im Elektrofahrzeugmarkt etabliert. Wie es funktioniert? Die Spezialisten des Netzwerks IZI by EDF informieren Sie aktuell über Funktionsweise, Eigenschaften, Vor- und Nachteile einer Elektrofahrzeugbatterie.
Zusammenfassung
Wie funktioniert die Batterie eines Elektroautos?
Verwendet eine Diesellokomotive Benzin oder Diesel als Energie, gilt dies nicht für Elektrofahrzeuge. Sie sind mit einem Akku mit unterschiedlicher Autonomie ausgestattet, der an der Ladestation aufgeladen werden muss.
Jedes Elektrofahrzeug ist eigentlich mit mehreren Batterien ausgestattet:
- Zusatzbatterie;
- Und eine Traktionsbatterie.
Welche Rolle spielen sie und wie arbeiten sie?
Zusatzakku
Wie eine Wärmebildkamera verfügt ein Elektrofahrzeug über eine zusätzliche Batterie. Diese 12-V-Batterie wird verwendet, um Autozubehör mit Strom zu versorgen.
Diese Batterie gewährleistet den korrekten Betrieb verschiedener elektrischer Geräte, wie zum Beispiel:
- Elektrische Fensterheber;
- Radio ;
- Verschiedene Sensoren eines Elektrofahrzeugs.
So kann eine Fehlfunktion der Zusatzbatterie eines Elektrofahrzeugs zu bestimmten Pannen führen.
Traktionsbatterie
Das zentrale Element eines Elektrofahrzeugs, die Traktionsbatterie, spielt eine wesentliche Rolle. Tatsächlich speichert er geladene Energie in der Ladestation und versorgt den Elektromotor während der Fahrt mit Strom.
Der Betrieb einer Traktionsbatterie ist recht komplex, daher gehört dieses Element zu den teuersten Komponenten eines Elektrofahrzeugs. Diese Kosten hemmen derzeit auch die Entwicklung der Elektromobilität weltweit. Einige Händler bieten beim Kauf eines Elektrofahrzeugs einen Traktionsbatterie-Mietvertrag an.
Die Lithium-Ionen-Batterie ist die mit Abstand am weitesten verbreitete Batterieart in Elektrofahrzeugen. Aufgrund seiner Langlebigkeit, Leistung und Sicherheit ist es wirklich die Referenztechnologie für die meisten Hersteller.
Es gibt jedoch verschiedene Arten von Batterien für Elektrofahrzeuge:
- Nickel-Cadmium-Batterie;
- Nickel-Metallhydrid-Akku;
- Lithium Batterie;
- Li-Ionen-Akku.
Übersichtstabelle der Vorteile verschiedener Batterien für Elektrofahrzeuge
| Verschiedene Arten von Batterien | Vorteile |
| Cadmium-Nickel | Leichter Akku mit hervorragender Lebensdauer. |
| Nickel-Metallhydrid | Leichte Batterie mit geringer Umweltverschmutzung und hoher Energiespeicherkapazität. |
| Lithium | Stabiles Laden und Entladen. Hohe Nennspannung. Signifikante Masse- und volumetrische Energiedichte. |
| Lithium-Ionen | Hohe spezifische und volumetrische Energie. |
Zusammenfassende Tabelle der Nachteile verschiedener Batterien für Elektrofahrzeuge
| Verschiedene Arten von Batterien | Begrenztheit |
| Cadmium-Nickel | Da die Toxizität von Cadmium sehr hoch ist, wird dieses Material nicht mehr verwendet. |
| Nickel-Metallhydrid | Das Material ist teuer. Das Kühlsystem muss den Temperaturanstieg proportional zur Last kompensieren. |
| Lithium | Lithium-Recycling ist noch nicht vollständig gemeistert. Es sollte eine automatisierte Energieverwaltung geben. |
| Lithium-Ionen | Entflammbarkeitsproblem. |
Akkuleistung
Die Leistung des Elektromotors wird in Kilowatt (kW) angegeben. Andererseits misst eine Kilowattstunde (kWh) die Energie, die die Batterie eines Elektrofahrzeugs liefern kann.
Sie können die Leistung einer Wärmekraftmaschine (ausgedrückt in PS) mit der Leistung eines Elektromotors in kW vergleichen.
Wer jedoch in ein Elektrofahrzeug mit der längsten Batterielebensdauer investieren möchte, muss auf die kWh-Zählung zurückgreifen.
Batterielebensdauer
Je nach Modell Ihres Elektrofahrzeugs kann die Reichweite im Durchschnitt 100 bis 500 km betragen. Tatsächlich reicht eine schwache Batterie für den einfachen täglichen Gebrauch eines Elektrofahrzeugs aus, um Kinder zur Schule oder zur Arbeit in der Nähe zu fahren. Diese Art des Transports ist billiger.
Neben den Einsteiger- oder Mittelklassemodellen gibt es auch High-End-Modelle, die deutlich teurer sind. Der Preis dieser Autos wird stark von der Leistung der Batterie beeinflusst.
Diese Art von Elektrofahrzeug kann jedoch je nach Fahrstil, Straßentyp, Wetterbedingungen usw. bis zu 500 km fahren.
Um die Autonomie Ihres Akkus auf einer langen Reise zu erhalten, raten Ihnen die Profis des IZI by EDF-Netzwerks insbesondere, flexibles Fahren zu wählen und zu schnelles Beschleunigen zu vermeiden.
Akkuladezeit
Die Fachleute des IZI by EDF-Netzwerks kümmern sich insbesondere um Installation von Ladestationen für Elektrofahrzeuge ... Entdecken Sie alle bestehenden Batterieladelösungen für Ihr Elektrofahrzeug mit:
- Haushaltssteckdose 220 V;
- Wallbox-Schnellladebuchse;
- Und eine Schnellladestation.
Haushaltssteckdose 220 V
Zu Hause können Sie eine Haushaltssteckdose für 220 V installieren. Die Ladezeit beträgt 10 bis 13 Stunden. Sie können Ihr Auto dann über Nacht aufladen, um es den ganzen Tag über zu nutzen.
Wallbox-Schnellladebuchse
Wählt man die Schnellladesteckdose, auch Wallbox genannt, verkürzt sich die Ladezeit:
- Für 4 Stunden in Version 32A;
- Für 8 oder 10 Stunden in der 16A-Version.
Schnellladestation
Auf Eigentumswohnungsparkplätzen oder auf Supermarkt- und Gewerbeparkplätzen können Sie Ihr Auto auch an der Schnellladestation laden. Die Kosten für dieses Gerät sind natürlich am höchsten.
Die Ladezeit des Akkus ist jedoch sehr schnell: Sie dauert 30 Minuten.
Zusammenfassende Preistabelle für Geräte zum Laden von Batterien von Elektrofahrzeugen
| Typ der Batterieladegeräte | Preis (ohne Installation) |
| Schnellladeanschluss | Etwa 600 Euro |
| Schnellladestation | Ungefähr 900 € |
Wie funktioniert ein Lithium-Ionen-Akku?
Das Funktionsprinzip dieser Art von Batterie ist komplex. Elektronen zirkulieren in der Batterie und erzeugen eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden. Eine Elektrode ist negativ, die andere positiv. Sie sind in einen Elektrolyten getaucht: eine ionenleitende Flüssigkeit.
Entladephase
Wenn die Batterie das Fahrzeug mit Strom versorgt, gibt die negative Elektrode die gespeicherten Elektronen ab. Sie werden dann über einen externen Stromkreis mit der positiven Elektrode verbunden. Dies ist die Entladephase.
Ladephase
Der gegenteilige Effekt tritt ein, wenn der Akku in einer Ladestation oder einer kompatiblen, verstärkten Steckdose geladen wird. Somit überträgt die vom Ladegerät übertragene Energie die in der positiven Elektrode vorhandenen Elektronen auf die negative Elektrode.
BMS-Batterien: Definition und Bedienung
Die Software BMS (Battery Management System) steuert die Module und Elemente, aus denen die Traktionsbatterie besteht. Dieses Managementsystem überwacht die Batterie und optimiert die Batterielebensdauer.
Wenn die Batterie ausfällt, passiert das gleiche mit dem BMS. Einige Hersteller von Elektrofahrzeugen bieten jedoch einen BMS-Neuprogrammierungsservice an. Somit kann ein Soft-Reset den Zustand der Batterie zum Zeitpunkt T berücksichtigen.
Wie zuverlässig ist die Batterie eines Elektroautos?
Der Lithium-Ionen-Akku ist bekannt für seine Zuverlässigkeit. Seien Sie jedoch vorsichtig, insbesondere der Lademodus kann die Haltbarkeit beeinträchtigen. Außerdem nehmen Akkulaufzeit und Leistung im Laufe der Zeit in allen Fällen ab.
Wenn ein Elektroauto eine Panne hat, liegt die Ursache in den seltensten Fällen an der Batterie. Denn im Winter werden Sie schnell feststellen, dass Ihr Elektroauto im Gegensatz zu einer Diesellokomotive trotz Kälte problemlos anspringt.
Warum verschlechtern sich Lithium-Ionen-Akkus mit der Zeit?
Wenn ein Elektrofahrzeug viele Kilometer fährt, lässt die Leistung der Batterie langsam nach. Dann sind zwei Faktoren sichtbar:
- Reduzierte Akkulaufzeit;
- Längere Akkuladezeit.
Wie schnell altert die Batterie eines Elektroautos?
Verschiedene Faktoren können die Alterungsrate einer Batterie beeinflussen:
- Lagerbedingungen für ein Elektrofahrzeug (in einer Garage, auf der Straße usw.);
- Fahrstil (mit einem Elektroauto ist grünes Fahren vorzuziehen);
- Ladehäufigkeit an Schnellladestationen;
- Wetterbedingungen in der Gegend, in der Sie am häufigsten fahren.
Wie optimiert man die Batterielebensdauer eines Elektrofahrzeugs?
Durch Berücksichtigung der oben genannten Faktoren kann die Lebensdauer der Traktionsbatterie optimiert werden. Der Hersteller oder ein vertrauenswürdiger Dritter kann jederzeit den SOH (Gesundheitsstatus) der Batterie diagnostizieren und messen. Diese Messung wird verwendet, um den Zustand der Batterie zu beurteilen.
SOH vergleicht die maximale Batteriekapazität zum Zeitpunkt des Tests mit der maximalen Batteriekapazität im Neuzustand.
Recycling: Zweites Leben einer Elektrofahrzeugbatterie
Im Bereich Elektrofahrzeuge Entsorgungsproblem der Lithium-Ionen-Batterie bei Elektrofahrzeugen bleibt ein großes Problem. Wenn ein Elektroauto sauberer ist als eine Diesellokomotive (Problem bei der Kohlenwasserstoffproduktion), weil es erneuerbare Energiequellen verwendet, sind Strom, Lithiumrückgewinnung und Recycling ein Problem.
Die ökologischen Probleme
Die Batterie eines Elektrofahrzeugs kann mehrere Kilogramm Lithium enthalten. Andere Materialien wie Kobalt und Mangan werden verwendet. Diese drei verschiedenen Metallarten werden abgebaut und für den Einsatz im Batteriebau aufbereitet.
Lithium
Zwei Drittel der Lithiumressourcen, die bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugbatterien verwendet werden, stammen aus den Salzwüsten Südamerikas (Bolivien, Chile und Argentinien).
Die Gewinnung und Verarbeitung von Lithium erfordert eine große Menge Wasser, was zu Folgendem führt:
- Trocknung von Grundwasser und Flüssen;
- Erdbodenverschmutzung;
- Und Umweltstörungen, wie eine Zunahme von Vergiftungen und schweren Krankheiten der lokalen Bevölkerung.
Kobalt
Mehr als die Hälfte der weltweiten Kobaltproduktion stammt aus kongolesischen Minen. Letztere zeichnen sich insbesondere in Bezug auf:
- Sicherheitsbedingungen für Bergbaubetriebe;
- Ausbeutung von Kindern zur Gewinnung von Kobalt.
Verzögerung im Recyclingsektor: Erklärungen
Wurde die Lithium-Ionen-Batterie seit 1991 im Bereich Unterhaltungselektronik verkauft, begannen sich erst viel später Recyclingkanäle für dieses Material zu entwickeln.
Wenn Lithium zunächst nicht recycelt wurde, lag dies hauptsächlich an:
- Über seine große Verfügbarkeit;
- Niedrige Kosten für seine Extraktion;
- Die Sammelquoten blieben relativ niedrig.
Mit dem Aufkommen der Elektromobilität ändert sich jedoch der Versorgungsbedarf in rasantem Tempo, sodass ein effizienter Kreislauf erforderlich ist. Heute werden durchschnittlich 65 % der Lithiumbatterien recycelt.
Lithium-Recycling-Lösungen
Heutzutage gibt es im Vergleich zu Diesellokomotiven nur noch wenige veraltete Elektrofahrzeuge. Dies ermöglicht eine nahezu vollständige Demontage von Fahrzeugen und gebrauchten Batteriekomponenten.
So können sowohl Lithium als auch Aluminium, Kobalt und Kupfer gesammelt und recycelt werden.
Unbeschädigte Batterien folgen einem anderen Stromkreis. Nur weil sie manchmal nicht mehr genug Leistung erzeugen, um den Fahrern die richtige Leistung und Reichweite zu bieten, heißt das nicht, dass sie nicht mehr funktionieren. So wird ihnen ein zweites Leben geschenkt. Sie werden dann stationär verwendet:
- Zur Speicherung von erneuerbaren Energiequellen (Solar, Wind etc.) in Gebäuden;
- Zur Stromversorgung von Schnellladestationen.
Der Energiesektor muss noch innovativ sein, um Alternativen zu diesen Materialien zu finden oder sie auf andere Weise zu erhalten.
Installation einer Ladestation für Elektrofahrzeuge
