Die Batterie ist das Herzstück und die entscheidende Komponente bei der Elektrifizierung von Fahrzeugen. Sie bestimmt nämlich einerseits zu einem hohen Anteil die Fahrzeugkosten, andererseits wird durch ihre Leistungsfähigkeit die Reichweite und letztendlich auch die Lebensdauer eines Fahrzeuges maßgeblich bestimmt. In diesem Kontext nimmt daher die Batterie eine Schlüsselstellung in der Elektrifizierung des Antriebsstranges ein. Die Frage ist, ob die derzeitige Batterietechnologie die hohen Erwartungen erfüllt.
Diese Arbeit geht dieser Fragestellung nach und berücksichtigt dabei die vorliegenden wissenschaftlichen Publikationen. Zuerst erfolgt ein kurzer Überblick über das Funktionsprinzip von Batterien, insbesondere der Lithium-Ionen-Batterie. Anschließend werden einige Kernfragen zur Batterielebensdauer abgeklärt. In einem weiteren Schritt werden jene Einflüsse, welche auf die Batterie zum Teil massiv negative Auswirkungen haben, beschrieben. Im Besonderen gilt dies für die thermische Belastung der Batterie. Um eine Schädigung durch zu hohe bzw. zu niedrige Temperaturen zu verhindern, ist ein technisch aufwändiges Thermomanagement notwendig. Auch dieses verbraucht Energie, welche durch die Batterie gedeckt werden muss.
Ausgehend von den massiven Auswirkungen des Klimawandels wird verstärkt nach alternativen Antrieben und Treibstoffen gesucht, um den privaten Personenverkehr im Sinne von CO2-Reduktion zu gestalten. In den letzten Jahren ist daher auch in Österreich die Elektromobilität in den Blickpunkt von Wirtschaft, Technik und Politik gerückt. Mit der Elektromobilität wird die Hoffnung verbunden, die Treibhausgasemissionen nachhaltig zu reduzieren. Um die angepeilten Ziele zu erreichen, sind gewaltige Anstrengungen in den Bereichen Technik und Forschung notwendig. Dabei hat sich die Batterietechnologie zu einem strategisch wichtigen und in der Öffentlichkeit stark wahrgenommenen Forschungsfeld entwickelt.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Aufbau und Funktionsweise der Lithium-Ionen-Batterien
- 3 Grundsätzliches zur Lebensdauer von Batterien
- 3.1 Was versteht man unter der Lebensdauer einer Batterie?
- 3.2 Wie lässt sich die Lebensdauer einer Batterie bestimmen?
- 3.3 Was passiert bei der Alterung einer Batterie?
- 4 Welche Einflüsse können die Lebensdauer von Batterien und die Reichweite von Elektrofahrzeugen einschränken?
- 4.1 Anzahl der Ladezyklen - Zyklenfestigkeit
- 4.2 Bedeutung der Entladetiefe
- 4.3 Ladeverfahren
- 4.4 Auswirkungen des Fahrverhaltens
- 4.5 Einfluss der thermischen Belastung
- 4.6 Thermomanagement
- 5 Ausgewählte Elektrofahrzeuge mit Stromverbrauch im ADAC Ecotest und Stromverbrauch nach Herstellerangaben
- 6 Befragung von ausgewählten Fahrzeughändlern
- 7 Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit analysiert die Reichweite und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen im Kontext der aktuellen Batterietechnologie. Ziel ist es, die von den Herstellern veröffentlichten Werte zu überprüfen und zu evaluieren, ob diese in der Praxis erreicht werden können. Die Arbeit beleuchtet die Funktionsweise von Lithium-Ionen-Batterien und untersucht die Faktoren, die ihre Lebensdauer beeinflussen. Dabei stehen insbesondere die thermische Belastung und das Thermomanagement im Fokus.
- Funktionsweise und Aufbau von Lithium-Ionen-Batterien
- Lebensdauer von Batterien und deren Beeinflussung durch verschiedene Faktoren
- Thermische Belastung von Batterien und die Rolle des Thermomanagements
- Evaluierung von Reichweitenangaben von Elektrofahrzeugen
- Kommunikation der Problematik von Batterielebensdauer im Fahrzeughandel
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die die Relevanz der Elektromobilität im Kontext des Klimawandels beleuchtet. Kapitel 2 erläutert die Funktionsweise von Lithium-Ionen-Batterien und deren Bedeutung für die Elektrifizierung von Fahrzeugen. Kapitel 3 beschäftigt sich mit dem Thema Batterielebensdauer und analysiert verschiedene Einflussfaktoren, die die Lebensdauer von Batterien bestimmen. In Kapitel 4 wird die thermische Belastung von Batterien im Detail betrachtet, wobei insbesondere die Auswirkungen von hohen und niedrigen Temperaturen sowie das notwendige Thermomanagement untersucht werden. Kapitel 5 vergleicht die Reichweitenangaben von Elektrofahrzeugen, die von den Herstellern veröffentlicht werden, mit den Ergebnissen des ADAC Ecotests. Kapitel 6 präsentiert die Ergebnisse einer Befragung von Fahrzeughändlern, die die Kommunikation der Thematik von Batterielebensdauer gegenüber potenziellen Käufern beleuchtet.
Schlüsselwörter
Elektromobilität, Lithium-Ionen-Batterien, Reichweite, Lebensdauer, Batterielebensdauer, thermische Belastung, Thermomanagement, Zyklenfestigkeit, Entladetiefe, Ladeverfahren, Fahrverhalten, ADAC Ecotest, Fahrzeughandel, Kommunikation.
- Quote paper
- Marvin Penz (Author), 2020, Elektromobilität und Batterietechnologie. Werden die von den Herstellern veröffentlichten Werte von Reichweite und Lebensdauer durch Lithium-Ionen-Batterien erreicht?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/903814
