University of California: Schnell-Ladung schädigt Batterien von E-Autos

University of California: Schnell-Ladung schädigt Batterien von E-Autos

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Ingenieure der University of California (UC), Riverside, gaben in einer aktuellen Studie zu verstehen, dass kommerzielle Schnellladestationen E-Autobatterien hohen Temperaturen und einem hohen Widerstand aussetzen, die dazu führen können, dass sie brechen, auslaufen und ihre Speicherkapazität verlieren. Um diesem Fall vorzubeugen, haben die Forscher eine Methode entwickelt, bei denen mit niedrigen Temperaturen geladen werden kann, ohne, dass die Batterie Schäden nimmt.

Neuer Algorithmus führt zu besserer Akku-Lebenszeit

Mihri Ozkan, ein Professor für Elektro- und Computertechnik und Cengiz Ozkan, ein Professor für Maschinenbau am Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, haben jeweils einen Satz entladener zylindrischer Panasonic NCR 18650B Lithium-Ionen-Batterien (Tesla) verwendet und diesen mit einer Industriellen Schnellladung, als auch der eigens entwickelten UC Riverside Battery Team-Lademethode geladen. Die Ergebnisse könnten unterschiedlicher nicht ausfallen.

Zu erwähnen ist hierbei, dass die eigens entwickelte Lademethode auf einen Algorithmus setzt, welcher in Abhängigkeit der Grundlage des Innenwiderstands der Batterie den Ladevorgang beeinflusst, da dieser den Elektronenfluss stören kann. Der Innenwiderstand einer Batterie schwankt je nach Temperatur, Ladezustand, Batteriealter und anderen Faktoren. Ein hoher Innenwiderstand kann Probleme beim Laden verursachen. Das System der UC lernt von der Batterie, indem es den Innenwiderstand der Batterie während des Ladevorgangs überprüft. Dabei wird der Ladevorgang in eine Ruhephase versetzt, wenn der Innenwiderstand eine festgelegte Grenze überschreitet, um den Verlust von Ladekapazität zu eliminieren.

Während der ersten 13 Ladezyklen blieben die Speicherkapazitäten der Batterien für beide Ladetechniken ähnlich. Danach jedoch führte die Schnellladetechnik der Industrie dazu, dass die Kapazität viel schneller abbaute. Nach 40 Ladezyklen behielten die Batterien nur noch 60% ihrer Speicherkapazität. Batterien, die mit der UC-Lademethode geladen wurden, behielten nach dem 40. Zyklus mehr als 80% ihrer Kapazität. Ausgehend davon, dass Batterien mit 80 Prozent Restkapazität nicht mehr für E-Autos zum Einsatz kommen, kann man von einem Ende der Lebensdauer ausgehen.

44 Prozent längere Lebenszeit als Industrie-Schnellladung

Dies als Maßstab lässt erkennen, dass die Schnell-Lademethode der Industrie den Punkt bereits nach 25 Ladezyklen erreicht, während die Batterie, welche mit der UC Riverside Battery Team-Lademethode geladen wurde erst nach 36 Ladezyklen an diesem Punkt angelangt ist. „Die industrielle Schnellladung wirkt sich aufgrund des erhöhten Innenwiderstands der Batterien negativ auf die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien aus, was wiederum zur Wärmeentwicklung führt“, sagte Doktorand und Mitautor Tanner Zerrin.

„Kapazitätsverlust, interne chemische und mechanische Beschädigungen und die hohe Hitze für jede Batterie sind große Sicherheitsbedenken, besonders wenn man bedenkt, dass es 7.104 Lithium-Ionen-Batterien in einem Tesla-Model S und 4.416 in einem Tesla-Model 3 gibt“, so Mihri Ozkan zu den Ergebnissen der Studie. Die Aufladung mit internem Widerstand führte zu viel niedrigeren Temperaturen und keinen Schäden an der Batterie. „Unser alternativer adaptiver Schnelllade-Algorithmus reduzierte den Kapazitätsschwund und beseitigte Brüche und Veränderungen in der Zusammensetzung der kommerziellen Batteriezellen“, sagte Cengiz Ozkan.

Quelle: Chemie.de – Schnell-Ladung schädigt Batterien von Elektroautos

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Sebastian hat Elektroauto-News.net im Juni 2016 übernommen und veröffentlicht seitdem interessante Nachrichten und Hintergrundberichte rund um die Elektromobilität. Vor allem stehen hierbei batterieelektrische PKW im Fokus, aber auch andere Alternative Antriebe werden betrachtet.

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Hallo, mich würde interessieren, wie viel länger denn die Ladung mit dem Ladevorgang der Wissenschaftler dauerte. Dieser Faktor wurde hier nicht erwähnt. Grundsätzlich ist zu begrüßen, wenn eine solche Veränderung im Ladevorgang die Lebenszeit der Batterie verlängert. Vielleicht habt ihr ja noch Infos hierzu.

Häh ? Nach 36 Ladezyklen ist die Batterie beim wesentlich besseren Verfahren praktisch defekt ???
Das macht bei 300 km/Ladung gerade mal 11.000km pro Akku beim Industrieverfahren 7.500km Lebensdauer aus.
Jeder Hersteller gibt aber 160.000 km Garantie und mindestens 70 % Restkapazität.
Wie passt das zusammen ?

Typischer Labortrick. Man führe die Standardmethode so ungünstig wie möglich durch, damit sich die eigene positiv davon abhebt. Nicht-Experten oder sogar Zeitschriften-Gutachter lassen sich so oft täuschen.

@Markus Wolter
völlig richtig!

Schnell Laden schadet im Prinzip natürlich jeden Akkutyp, egal ob Bleiakku, Nikl-Cadmium, oder was auch immer, wenn der Ladevorgang nicht überwacht wird und entsprechende Maßnahmen gesetzt werden. Tesla hat unter anderen beispielsweise aktiv wassergekühlte Akkus, da kann den Akkus nicht viel passieren. Viele andere Hersteller haben nur eine billige Luftkühlung, was die Lebensdauer deutlich reduziert. Die schonenste Aufladung ist immer noch (über Nacht, zu Hause) an der 400V Drehstrom Steckdose, da hält der Akku sicher ein Autoleben lang und die Schnell Ladestationen nur im Bedarfsfall zu benutzen, zum Beispiel bei der Urlaubs-oder Geschäftsreise.

Ich kann mich nur wiederholen. Die Realität sieht so aus:

https://steinbuch.wordpress.com/2015/01/24/tesla-model-s-battery-degradation-data/

Batteriekapazität in Abhängigkeit der Fahrleistung.

Es macht ja durchaus Sinn im Labor die Belastung so weit zu erhöhen, dass man die Versuche schneller druchbekommt, aber dann sollte man auch einen „Umrechnungsfaktor“ nennen.
Aber natürlich begrüße ich bessere Ladetechnik.

Das liest sich so, als wären die Zellen non-stop 40-zig mal ge/entladen wurde, ohne thermales bzw. Last-Management —-> dass da die Zellen Schaden nehmen ist die Zeit nicht wert gewesen diesen Artikel zu verfassen.

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