Eine neue Batteriearchitektur könnte die Lebensdauer von Elektroauto-Akkus unter optimalen Bedingungen um mehr als 20 Prozent verlängern. Das zeigt eine Studie unter Leitung der schwedischen Chalmers University of Technology, die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde. Die untersuchte Technologie ermöglicht es, schwache Batteriezellen zu umgehen und die verbleibende Kapazität besser zu nutzen.
Batteriepacks von Elektrofahrzeugen bestehen aus zahlreichen miteinander verbundenen Zellen, die unterschiedlich schnell altern. Bei herkömmlichen Batteriesystemen kann bereits eine einzelne schwache Zelle die Lebensdauer des gesamten Akkupakets begrenzen. Die Forscher untersuchten deshalb rekonfigurierbare Batteriepacks, deren elektrische Verbindungen sich mithilfe von Schaltern und Steuerungssystemen verändern lassen.
Die Modellrechnungen zeigen, dass eine individuelle Steuerung jeder einzelnen Zelle die Batterielebensdauer bei bestimmten Hochvoltfahrzeugen um mehr als 20 Prozent verlängern kann. Dazu gehören Elektro-Lkw und Elektroautos mit großer Reichweite. Dieser Wert stellt allerdings eine theoretische Obergrenze dar, da in der Praxis eher mehrere Zellen gemeinsam gesteuert werden dürften.
In einem Rechenbeispiel betrachteten die Wissenschaftler eine Autobatterie mit 80 Kilowattstunden (kWh) Kapazität und einer jährlichen Fahrleistung von 12.000 Kilometern. Während für das herkömmliche Akkupack nach zehn Jahren ein Austausch angenommen wurde, erreichte die rekonfigurierbare Batterie diesen Punkt erst nach etwa elf Jahren und damit rund 14 Monate später. Wegen ihrer geringeren Alterung besaß sie zudem einen höheren Restwert.
Die Technologie wird bislang nicht in Serienfahrzeugen eingesetzt, wurde aber bereits in Forschungs- und Industrieprototypen getestet. Zusätzliche Elektronik verursacht höhere Anschaffungskosten, die laut den Forschern unter vielen realistischen Bedingungen durch eine längere Nutzungsdauer und einen höheren Restwert ausgeglichen werden können. Das größte Potenzial sehen die Wissenschaftler bei Hochvoltfahrzeugen mit großer Reichweite und zahlreichen in Reihe geschalteten Zellen.
Die neue Architektur könnte außerdem den Ressourcenaufwand bei der Batterieproduktion verringern. Weil größere Unterschiede zwischen einzelnen Akkus zulässig wären, könnte der bisherige Aufwand für deren Prüfung und sorgfältige Abstimmung sinken. Zudem könnten mehr Batteriepacks nach ihrem Einsatz im Elektrofahrzeug weiterverwendet werden, beispielsweise als stationäre Energiespeicher.
Ihre Meinung