Das Risiko Akku-Lebensdauer – Seite 1

Die Elektromobilität hat einen schwierigen Weg vor sich. Schuld daran sind nicht nur die hohen Preise der elektrisch angetriebenen Fahrzeuge oder ihre geringen Reichweiten. Zuletzt brachten brennende Lithium-Ionen-Akkus im Chevrolet Volt , dem baugleichen Bruder des Opel Ampera, dem E-Antrieb negative Schlagzeilen – auch wenn der Skandal auf den zweiten Blick kein wirklicher ist. Die Akkus fingen nur deshalb Feuer, weil sie nach einem Crashtest nicht ordnungsgemäß entladen wurden; zudem konnte die schwelende chemische Reaktion erst Tage nach dem Crash das Feuer entfachen. Das Feuer-Risiko für die Insassen bleibt also gering. Dennoch modifizierte der Autokonzern General Motors (GM), zu dem Chevrolet und Opel gehören, das Batteriepaket des Hybridfahrzeugs.

Doch schon bald könnte der nächste Schlag auf die Stromer-Branche zukommen. Denn wie sieht es mit der Haltbarkeit der Batterien aus? Jeder Besitzer eines Handys oder Laptops weiß, dass die Kapazität des Akkus irgendwann merklich nachlässt. Dass Hersteller wie Daimler, VW oder BMW mit der Markteinführung ihrer Elektroautos und Plug-In-Hybride so lange zögern und zuerst Testflotten auf die Straße schicken, dürfte auch mit der Unsicherheit hinsichtlich der Lebensdauer zu tun haben.

Andere Hersteller gehen mit dem Thema forscher um. Allen voran Toyota – kein Autohersteller hat mehr Erfahrung in der Batterieproduktion. Für die erste Generation des Hybridautos Prius wurde schon 1996 ein Joint-Venture mit Panasonic gegründet. Seitdem wurden vier Millionen Batteriepakete produziert. 80 Prozent aller weltweit eingesetzten Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH), wie sie im Prius verbaut werden, kommen aus Fabriken in Kosai im Bezirk Shizuoka. Sogar Hybridmodelle von GM fahren mit diesen Akkus.

Simulationsverfahren zur Lebensdauer fehlen

Auch wenn Plug-In-Hybride wie der Volt/Ampera oder Toyotas Prius Plug-In sowie rein batteriebetriebene Autos wie der Nissan Leaf inzwischen leistungsfähigere Lithium-Ionen-Akkus an Bord haben: NiMH-Akkus haben noch lange nicht ausgedient. Für sie spreche neben den geringeren Herstellungskosten die hohe Lebenserwartung, sagt Toyotas Chefingenieur Satoshi Ogiso. "Unsere Datenbasis zeigt, dass es mit der Zeit zwar eine leichte Reduktion der Kapazität gibt, die macht sich aber in der Leistung nicht bemerkbar."

Der Batterie-Experte Werner Tillmetz vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Ulm erklärt, wie Toyota die Nutzungsdauer verlängert: "Die NiMH-Batterie hat bei hohen Lade- und Entlade-Hüben Probleme, deshalb wird sie nur über einen kleinen Bereich be- und entladen. Meist nutzt man nur zehn Prozent der Batteriekapazität." Das mache die Batterie zwar teurer, erhöhe aber Lebensdauer und Zuverlässigkeit.

Bei Lithium-Ionen-Akkus kann man laut Tillmetz zwar deutlich mehr Kapazität nutzen, aber "auch hier gilt es die Schwächen der Batterie zu berücksichtigen". Der Fachmann, in dessen Institut Akkus auf ihre Haltbarkeit und Sicherheit getestet werden, betont, dass man über die Haltbarkeit von Lithium-Ionen-Akkus im Auto derzeit nur begrenzt Aussagen machen könne. Es fehlten Erfahrung mit der Lithium-Ionen-Technik im Automobilbereich und daraus entwickelte Prüfverfahren, die die Lebensdauer simulieren.

Nach fünf Jahren nur noch 80 Prozent Leistung möglich

Natürlich gibt es schon grundsätzliche Erkenntnisse. Beispielsweise leiden Batterien bei Temperaturen um 50 bis 60 Grad Celsius, auch hohe Strombelastungen bei niedrigen Temperaturen können schädlich sein. Das gleiche gilt für die Schnellladung, wie Tillmetz erklärt: "Hohe Ströme können – wenn das Batteriesystem nicht dafür optimiert ist – zu lokaler Überhitzung führen und beschleunigen den Degradationsprozess des Akkus."

In der chinesischen Universitätsstadt Shenzhen testet der Auto- und Batteriehersteller BYD seit 2010 Elektro-Taxis mit Lithium-Eisenphosphat-Batterien, einer Variante der Lithium-Ionen-Akkus. Trotz täglicher Schnellladung hat es laut BYD bei den Akkus keinen merkbaren Leistungsabfall gegeben. "Man hat dort die Akkus mehr als ein Jahr lang gequält, das ist immerhin ein erster Indikator für die Praxistauglichkeit", glaubt Werner Tillmetz.

Hoffnung ruht auf der Feststoff-Batterie

Echte Langzeiterfahrungen aber fehlen. Das weckt bei potenziellen Stromer-Käufern Sorgen um die Haltbarkeit der Lithium-Ionen-Akkus. Toyota-Chefingenieur Satoshi Ogiso gibt indirekt zu, dass die Autohersteller mit diesem Thema nicht offensiv genug umgehen. "Bei einem Plug-In-Hybriden oder batterieelektrischen Fahrzeug ist nach fünf Jahren Gebrauch ein Leistungsrückgang des Akkus um bis zu 20 Prozent möglich. Das müssen wir den Kunden natürlich erklären", sagt Ogiso.

Der Renault-Konzern setzt auf ein spezielles Leasingmodell , um seinen Kunden die Angst zu nehmen. Die Batterie wird separat zum Elektrofahrzeug geleast. Renault garantiert für den Leasingzeitraum eine bestimmte Leistungsfähigkeit. "Der Grenzwert für die garantierte Leistungsfähigkeit der Batterie wird entsprechend den Vorgaben des Herstellers mit 75 Prozent der zu Beginn vorhandenen Kapazität bewertet", heißt es in den Garantiebedingungen. Falls diese Leistungsfähigkeit nicht mehr gegeben sei, erhalte der Kunde einen anderen Akku.

Renault-Nissan, Daimler, Toyota und viele andere entwickeln die Lithium-Ionen-Technik mit Hochdruck weiter. Mehr Leistung, mehr Kapazität und weniger Kosten lauten die Zielgrößen. "Die Verbesserung der Performance ist mit der Lithium-Ionen-Technik aber begrenzt. Wir forschen daher an Alternativen wie der Feststoff-Batterie", sagt Toyota-Vizepräsident und Entwicklungsleiter Takeshi Uchiyamada.