Wie haltbar sind Elektroauto-Akkus?
Die Haltbarkeit von Akkus für Elektroautos, die 30 bis 50 Prozent des Wertes eines Elektroautos ausmachen können, ist eine der zentralen Fragen, die potenzielle Käufer:innen sowie Besitzer:innen beschäftigt. Die Langlebigkeit der Batterie hat dabei nicht nur Auswirkungen auf die Kosten und die Reichweite des Elektroautos über seine Lebensdauer hinweg, sondern auch auf die Umweltbilanz. Wie haltbar ein Elektroauto-Akku ist, hängt von einer Vielzahl komplexer Faktoren ab, die von der Energiedichte über Ladeverfahren bis hin zu individuellem Fahrverhalten reichen.
In diesem Artikel beleuchten wir anhand einer Studie, wie haltbar Elektroauto-Akkus derzeit sind, und geben wir einen Überblick über die Faktoren, die die Lebensdauer der Batterien beeinflussen. Außerdem diskutieren wir aktuelle Entwicklungen sowie Technologien und was diese für die Zukunft der Elektromobilität bedeuten.
Studie: Haltbarkeit von Elektroauto-Akkus
Nach Angaben des US-Unternehmens Recurrent, das mit einem Team aus Forscher:innen den Batterieverschleiß bei 20.000 gebrauchten Elektroautos untersuchte, hat sich die Lebensdauer der Akkus enorm verbessert, beispielsweise durch zunehmende Kapazitäten. Neben anderen Faktoren erhöht die Kapazität einer Batterie die Reichweite von Elektroautos. Da es sich bei Elektroautos um eine relativ neue Technologie handele, sei die Lebensdauer von Elektroauto-Akkus noch nicht präzise vorhersehbar, so Recurrent. Deshalb untersuche und beobachte das Unternehmen die Entwicklung von gebrauchten Elektroauto-Akkus über viele Jahre.
Der Verschleiß von Lithium-Ionen-Batterien erfolgt in verschiedenen Stadien. Zunächst kommt es zu einer Verschlechterung der neuen Batterie, bis sie ihren stabilen Zustand erreicht. Danach folgt eine lange Phase, in der die Batterie langsam und linear altert, bevor die Kapazität erneut stark abnimmt und die Batterie getauscht werden muss.
In der 2024 veröffentlichten Studie von Recurrent zeigte die älteste Generation von Elektroautos mit einem Alter von knapp 14 Jahren zwar die häufigsten Batteriewechsel, die Anzahl lag jedoch auf einem niedrigen Niveau. Akkus von lediglich 13 Prozent der Elektroautos mit Baujahr vor 2015 wurden gewechselt. Bei E-Autos mit Baujahr nach 2016 fiel dieser Wert sogar unter ein Prozent, wobei diese Wechsel in den meisten Fällen von Herstellergarantien abgedeckt werden. Bei dem Großteil dieser frühen Batteriewechsel handelte es sich um Anlaufschwierigkeiten und Herstellungsfehler neuer Modelle.
Was beeinflusst die Lebensdauer von Elektroauto-Akkus?
Aufbau und chemische Zusammensetzung
Elektroauto-Akkus sind meist Lithium-Ionen-Batterien, die verschiedene chemische Zusammensetzungen haben können. Die häufigsten Lithium-Batterietypen sind Nickel-Mangan-Kobalt (NMC), Eisenphosphat (LFP) und Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA). Jede dieser Zusammensetzungen hat unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf Energiedichte, Ladegeschwindigkeit und Haltbarkeit.
Die Forschung an neuen Materialien und chemischen Zusammensetzungen zielt darauf ab, die Haltbarkeit von Batterien zu verbessern, ihre Sicherheit zu erhöhen und die Kosten zu senken. Die neuste Technologie sind derzeit Feststoffbatterien, die in der Entwicklung sind, aber noch nicht in der Großproduktion eingesetzt werden. Sie versprechen eine längere Lebensdauer und höhere Sicherheit als die bisher üblichen Lithium-Ionen-Batterien.
Ladezyklen und Schnellladen
Die Lebensdauer einer Batterie wird oft in Lade- und Entladezyklen gemessen. Ein Zyklus wird dabei als eine vollständige Ladung von 0 auf 100 Prozent betrachtet, die jedoch über mehrere Ladungen erfolgen kann. Durchschnittliche Lithium-Ionen-Akkus sind für mindestens 1.000 Zyklen ausgelegt und halten etwa 8 bis 10 Jahre, bis die Restkapazität der Batterie von 70 Prozent unterschritten ist. Leistungsstarke Lithium-Ionen-Akkus können inzwischen aber bereits bis zu 3.000 Ladezyklen durchlaufen, was im Idealfall einer Gesamtreichweite von knapp 300.000 Kilometern entspricht.
Grundsätzlich gilt: Je mehr Ladezyklen der Akku durchläuft, desto schwächer wird er. Bei rasantem Fahrstil lässt der Akku also nach, weil mehr Energie benötigt wird und er häufiger geladen werden muss. Außerdem halten Batterien mit höherer Speicherkapazität durchschnittlich länger, weil sie weniger oft nachgeladen werden. Nach Angaben von Recurrent stieg die durchschnittliche Batteriegröße zwischen 2015 und 2022 um 122 Prozent. Dies bedeutet, dass neuere Elektroauto-Akkus mehr Kapazität verlieren können, bevor sie ersetzt werden müssen.
Schnellladen ist bequem, kann aber die Lebensdauer der Batterie verkürzen, denn häufiges Schnellladen erzeugt mehr Wärme und beansprucht die Batterie stärker als langsames Laden. Daher ist es ratsam, Schnellladungen auf längeren Reisen zu nutzen und im Alltag bevorzugt langsames Laden zu verwenden.
Zudem sind sowohl vollständige Entladungen als auch vollständige Ladungen der Batterie auf 100 Prozent schädlich und verkürzen die Lebensdauer von Elektroauto-Akkus, da die Batteriezellen dabei stark strapaziert werden. Tiefentladungen können sogar irreversible Schäden verursachen. Moderne Batteriemanagementsysteme für Elektroautos mit fortschrittlichen Algorithmen verhindern jedoch in der Regel, dass die Batterie unter ein bestimmtes Niveau entladen wird, und optimieren den Ladeprozess. So kann beispielsweise eingestellt werden, dass ein Fahrzeug im Alltagsbetrieb an der Wallbox oder Ladesäule langsam über Nacht bis zum Startzeitpunkt auf 80 Prozent geladen wird.
Temperatur
Extreme Temperaturen, sowohl heiß als auch kalt, beeinträchtigen die Leistung und Lebensdauer von Batterien erheblich und führen zu einer schnelleren Alterung. Besonders schädlich ist das Schnellladen bei besonders kalten Temperaturen. Zwischen 15 und 25 Grad Celsius laden Akkus am besten, weshalb Elektroautos im Winter bestenfalls in Garagen stehen und laden sollten.
Intelligente Wärmemanagementsysteme für die Batterie können auch gegen Temperaturextreme Abhilfe schaffen. Sie können die Batteriezellen beispielsweise vorheizen oder mit Wasser kühlen, um die Temperatur der Batterie beim Laden auszugleichen.
Batteriegarantie und Recycling
Hersteller von Elektroautos geben Garantien auf die Batterien. Dabei einigten sich viele von ihnen auf acht Jahre oder 160.000 Kilometer, je nachdem, was zuerst eintritt. Nach Ablauf der Garantiezeit sollte die Batterie dann noch eine Mindestkapazität von 70 Prozent haben. Die Herstellergarantien wurden über die Jahre immer länger. Außerdem zeichnete sich in mehrjährigen Beobachtungen ab, dass die Elektroauto-Akkus oft noch länger halten, als angegeben. Früher oder später muss aber jeder Elektroauto-Akku, oder müssen zumindest einige der Batteriemodule, getauscht werden.
Viele Bestandteile von Lithium-Ionen-Akkus sind selten und wertvoll, weshalb die Wiederverwendung dieser Materialien ein wichtiger Schritt ist, um die Technologie insgesamt nachhaltiger zu gestalten. Entsprechend haben sich die Möglichkeiten zum Recycling von Batterien weiterentwickelt. So können beispielsweise gebrauchte Elektroauto-Akkus, deren Kapazität nicht mehr für Elektroautos ausreicht, in stationären Systemen als Energiespeicher für Photovoltaik oder Windkraft weiterhin benutzt werden.
Eignen sich die Akkus schließlich nicht mehr für eine zweite Lebensphase, können die Materialien im Recyclingprozess zurückgewonnen und in neuen Batterien verwendet werden. Die Batteriezellen werden dazu entweder eingeschmolzen oder geschreddert, wodurch die einzelnen Bestandteile voneinander getrennt werden können.
Zusammengefasst: Wie haltbar sind Elektroauto-Akkus?
Die Haltbarkeit von Elektroauto-Akkus wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter die chemische Zusammensetzung, Ladezyklen und Ladeverfahren sowie die Außentemperatur. Zudem, da zu Elektromobilität als verhältnismäßig neuer Technologie kaum Langzeitdaten verfügbar sind, ist eine genaue Vorhersage der Lebensdauer nicht möglich.
Technologische Fortschritte versprechen jedoch, die Lebensdauer von Batterien weiter zu verlängern, und es zeichnete sich in mehrjährigen Beobachtungen ab, dass Elektroauto-Akkus langsamer altern, als häufig angegeben oder angenommen. Mit einer typischen Lebensdauer von mindestens acht Jahren sowie entsprechenden Herstellergarantien, können Verbraucher:innen zuversichtlich sein, dass die modernen Elektroautos den Anforderungen des täglichen Gebrauchs standhalten. Darüber hinaus tragen Fortschritte in der Wiederverwendung und im Recycling dazu bei, die Umweltbilanz der Elektromobilität weiter zu verbessern.