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Lithium-Akkus für Elektroautos

Akkus, die auf dem Element Lithium basieren, sind die derzeit leistungsfähigsten Stromspeicher für Elektroautos. Für Kleingeräte sind Lithium-Akkus schon seit den 1990er Jahren im Einsatz, doch für ein Elektroauto wird eine längere Lebensdauer (10 Jahre) und absolute Sicherheit (auch bei schweren Unfällen) erwartet. Daher wird versucht, durch geeignete Wahl von Materialien, die es neben dem Lithium in dem Akku auch gibt, und durch entsprechende Konstruktion einen maßgeschneiderten Akku für Elektroautos zu entwickeln. Durch die vielen noch ungetesteten Varianten gilt der Lithium-Akku als aussichtsreichster Kandidat für die Zukunft von Akkus für Elektroautos.

Haltbarkeit

Von Handy, Laptop und anderen mobilen Geräten mit Lithium-Akku ist bekannt, dass der Akku nicht lange hält. Schon nach 1–2 Jahren nimmt die Kapazität merklich ab – auch wenn der Akku nicht benutzt wird.^[1] Hochwertige Lithium-Akkus "verlieren aber auch nach Jahren und einigen tausend Ladezyklen nur einen geringen Teil ihrer Leistung." Solche werden für Elektroautos benötigt, da es zu teuer wäre, deren große Akkus alle paar Jahre auszutauschen.

Welche Lebensdauer hochqualitative Lithium-Akkus im alltäglichen Einsatz in Elektroautos erreichen, darüber gibt es noch keine Erfahrungswerte, aber Zusagen und Erwartungen von Herstellern:

Lithium-Akkus sollten nicht bei Minusgraden geladen werden, weil es dann zu zerstörerischen Reaktionen im Akku kommen kann. Deswegen hat der Tesla Roadster eine Akkuheizung für das Laden bei kaltem Wetter bis –20°C. Im Betrieb sorgt eine Luft- und Flüssigkeitskühlung für eine möglichst konstante Temperatur zwischen 18 und 25°C. Auf diese Weise soll der Lithium-Akku länger halten als in Laptops, wo dasselbe Akku-Modell eingesetzt wird wie im Tesla Roadster.

Sicherheit

Laptop- und Handy-Hersteller mussten ihre Geräte zurückrufen, weil der eingebaute Lithium-Akku abbrennen kann, wenn er sich überhitzt. Diese Gefahr besteht z. B. dann, wenn durch Feuer oder Gewalt die Trennung zwischen Plus und Minus im Akku verloren geht. Es kommt dann zu einem inneren Kurzschluss, der den Akku im schlimmsten Fall explodieren lässt. Aus diesem Grund dürfen Lithium-Akkus in einer Größe, wie sie für Elektroautos benötigt werden, nicht per Flugzeug transportiert werden.^[2]

Hinzu kommt, dass brennendes Lithium giftige Dämpfe produziert und mit herkömmlichen Methoden nicht gelöscht werden kann. Ein brennendes Elektroauto mit Lithium-Akkus könnte Rettungskräfte daher vor Probleme stellen.

Die Hersteller kennen natürlich die Problematik und verbauen die Akkus möglichst geschützt. Im Crashtest des ADAC hat sowohl der Mitsubishi I-Miev als auch der Nissan Leaf gut abgeschnitten. Ich erwarte, dass Elektroautos üblicherweise sicher sind; wenn jedoch mehrere ungünstige Umstände zusammenkommen, wird irgendwann der schlimmste Fall eintreten, befürchte ich – vielleicht nur bei einem von 1 Million Elektroautos, aber ein Restrisiko wird immer bestehen.

Energieeffizienz

Die Verluste beim Laden von Lithium-Akkus werden mit rund 10% beziffert. Tatsächlich gemessene Werte sind bei den heute in Elektroautos eingebauten Lithium-Akkus tw. deutlich schlechter:

Für eine umfassendere Betrachtung der Energieeffizienz muss auch die graue Energie, die der Akku bei der Herstellung verbraucht hat, mitgezählt werden.

Kosten

Während Lithium-Akkus für Kleingeräte schon ab 300 EUR/kWh erhältlich sind, kosten die Stromspeicher in einer für Elektroautos optimierten Variante etwa 800 EUR/kWh. Der hohe Preis liegt natürlich zum einen an den noch geringen Stückzahlen, aber andererseits auch am hohen Materialverbrauch des 10 kg/kWh schweren Akkus. 25% der Kosten eines Lithium-Akkus gehen auf Rohstoffe und Standardteile zurück, sind also unabhängig von der produzierten Menge, weshalb auch in der Zukunft keine extreme Verbilligung zu erwarten ist, außer es werden bahnbrechende, jetzt noch nicht absehbare Erfolge bei der Suche nach besseren und billigeren Lithium-Akkus erzielt.^[3]

Mein Fazit

Der Lithium-Akku muss in allen Bereichen noch deutlich besser werden, bevor er die große Lösung für den Massenmarkt werden kann:

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Quellen