Diese drei Batterietechnologien sind zukünftig für Elektroautos wichtig

In der überwiegenden Zahl aller Elektroautos ist heute ein Lithium-Ionen-Akku verbaut. Doch die faktische Alleinstellung dieser Batterieart geht zu Ende. Zukünftig werden verschiedene Akkutechniken nebeneinander bestehen, die alle ihre spezifischen Vor- und Nachteile haben und sich preislich deutlich unterscheiden. Für Nutzer von Elektroautos wird es deshalb zunehmend wichtiger, sich mit den unterschiedlichen Batterietypen zu beschäftigen.

Lithium-Ionen-Batterien bleiben Marktführer

Lange Zeit galt die Lithium-Ionen-Technologie bei Elektroautos als alternativlos. Ihr großer Vorteil liegt in der hohen Energiedichte. Mit solchen Akkus ließ sich eine marktfähige Reichweite bei vertretbarem Platzbedarf und Gewicht der Batterie umsetzen. Die anfänglichen Kosten von 600 Euro pro Kilowattstunde (2010) konnten auf aktuell etwa 100 Euro/kWh gesenkt werden. Gleichzeitig wurde die Effizienz kontinuierlich gesteigert, zum Beispiel durch Batteriearchitekturen wie Cell-to-Pack. Bei dieser Bauweise entfallen Modulgehäuse, sodass mehr Raum für die aktiven Subtanzen entsteht.

Doch diverse Nachteile bleiben, und die liegen bei den eingesetzten Rohstoffen: neben Lithium hauptsächlich Nickel, Mangan und Kobalt. Diese sind teuer, teilweise knapp und ökologisch bedenklich. Zudem haben die Batterien das Problem erhöhter Brandgefahr und Kälteempfindlichkeit. Dennoch: In der Ober- und Luxusklasse, wo der Batteriepreis nachrangig und die Leistung das primäre Kriterium ist, bleiben Lithium-Ionen-Batterien zunächst konkurrenzlos. Anders sieht es in der Kompakt- und Mittelklasse aus.

Der späte Durchbruch von Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP)

LFP-Batterien haben in den vergangenen anderthalb Jahren eine erstaunliche Entwicklung genommen: Ihr weltweiter Marktanteil stieg von 17 % (Januar 2021) auf 31 % (September 2022). Bislang werden 85 % aller LFP-Batterien im chinesischen Markt verbaut, doch das wird sich ändern:

Diese Entwicklung ist bemerkenswert, weil die Technologie noch zu Beginn des Jahrzehnts als ungeeignet für Elektroautos galt: Die Energiedichte war zu niedrig. Doch die Weiterentwicklung der Technik (Stichwort Cell-to-Pack) hat diesen Nachteil signifikant abgemildert.

Zwar bleibt ein relativer Leistungsabfall gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus, doch dafür rücken andere Vorteile in den Vordergrund. Durch den Wegfall von Nickel und Kobalt sind die Akkus umweltfreundlicher und kostengünstiger, obwohl das teure Lithium als Grundkomponente bleibt. Die Betriebssicherheit (geringere Brandgefahr) sowie die Haltbarkeit (Anzahl Ladezyklen) gelten ebenfalls als höher. In den unteren und mittleren Fahrzeugsegmenten werden Lithium-Eisenphosphat-Batterien deshalb weiter an Bedeutung gewinnen. Das dürfte auch zu Preisvorteilen für Endkunden führen.

Kostengünstige Natrium-Ionen-Batterien müssen sich noch bewähren

Vom technologischen Fortschritt profitieren auch Natrium-Ionen-Akkus. Ihre Energiedichte ist relativ zur LFP-Batterie nochmals niedriger, deshalb wurden sie bisher als untauglich für ein Elektroauto beurteilt. Aktuelle Natrium-Batterien erreichen jedoch bereits Kennzahlen, die mit dem Stand der LFP-Akkus von 2020 vergleichbar sind.

In China hat die Marke Sehol nun den ersten Kleinwagen mit Natrium-Batterie auf den Markt gebracht. Das Modell, das aktuell noch ein Testfahrzeug ist, ist auf den Stadtverkehr ausgelegt und soll 250 Kilometer mit einem Ladezyklus schaffen. Der chinesische Batteriemarktführer CATL und der Fahrzeughersteller BYD haben die Serienproduktion von Natrium-Ionen-Akkus bereits für dieses Jahr angekündigt.

Wann Fahrzeuge mit Natrium-Ionen-Technik in Serienproduktion gehen und ob diese auch nach Europa kommen, ist ungewiss. Für den Einsatz mit kurzen Reichweiten im Stadtverkehr spricht jedoch einiges dafür. Denn der Ersatz des teuren Lithiums durch das günstige Natrium bringt enorme Kostenvorteile. Zudem verlieren die Akkus bei niedrigen Temperaturen kaum Kapazität, sind schnell aufladbar und schaffen viele Ladezyklen.

Fazit

Innovationen wie Feststoff-Batterien benötigen noch Jahre bis zur Serienreife. Aktuell liegt der Fokus auf bislang ausgemusterten Technologien, die mit verbesserter Leistung überzeugen. Akkus mit Eisenphosphat oder auf Natrium-Basis überwinden technische Defizite der Lithium-Ionen-Batterie und haben deutliche Kostenvorteile. In den unteren bis mittleren Fahrzeugklassen sind sie ernst zu nehmende Alternativen, während ab der Oberklasse konventionelle Batterien vorläufig weiter dominant sein werden.

Quellen:

https://www.elektroauto-news.net/2023/batterie-trends-e-auto

https://www.dw.com/de/elektroauto-neue-batterietechnologie-verzweifelt-gesucht/a-64708090

https://www.wiwo.de/unternehmen/auto/mehr-reichweite-weniger-kosten-fuenf-trends-fuer-die-e-auto-batterie-der-nahen-zukunft/29018302.html

https://www.elektroauto-news.net/2022/nachhaltigkeit-sicherheit-unabhaengigkeit-trends-batterieentwicklung

https://efahrer.chip.de/news/guenstig-laedt-schnell-und-braucht-kein-lithium-erstes-e-auto-nutzt-neuen-akku_1011658

https://efahrer.chip.de/news/stille-revolution-neue-akkutechnik-macht-elektroautos-guenstiger-und-sicherer_1010767

https://de.statista.com/statistik/daten/studie/534429/umfrage/weltweite-preise-fuer-lithium-ionen-akkus/

https://greencarmagazine.de/lfp-akkus-erobern-den-weltmarkt/