Zebra-Batterien

Alles zum Energiespeicher eines Elektroautos

Zebra-Batterien

Beitragvon green_Phil » Mi 1. Mai 2013, 07:22

Hallo im Batterieteil! ;)
Die Batterie ist ein Bauteil, wo ich mich jetzt noch nicht so gut auskenne.
Na-NiCl2-Akkus sind doch die Zebra-Batterien, oder? Was ist denn so besonders an diesem Batterietyp? Worauf muss man im täglichen Leben mit ihm besonders achten?
Ich bedanke mich jetzt schon für die Antworten der Auskenner hier, die vielleicht auch selbst schonmal Zebra geritten sind ;)
(Mich interessiert das auch deshalb, weil ich mich langsam auch für gebrauchte Elektros interessiere....)
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Beitragvon agentsmith1612 » Mi 1. Mai 2013, 08:28

Also von der Chemie her ist es eine relativ einfache Batterie.

Beim Entladen:
NiCl2 + 2 Na --> Ni + 2 NaCl

Es wird aus dem flüssigen reinem Natrium Natrium Chlorid und aus Nickelchlorid reines Nickel.

Der eigentlich Trick bei diesem Akku ist wie schon oben erwähnt, dass das Natrium flüssig ist und deswegen auch im Stand immer beheizt werden muss ansonsten wird es fest und es dauert erstmal ich habe mal gehört 24 Stunden bis es dann wieder flüssig ist.
Das verschlingt halt schon etwas an Energie, beim Laden und Entladen zwar nicht soviel weil die Reaktion selber auch noch Wärmeenergie liefert.

Wie sich dieser Akku in der Praxis verhält, kann ich dir jedoch nicht sagen.
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Re: Zebra-Batterien

Beitragvon PowerTower » Mi 1. Mai 2013, 14:09

Zebra Akkus sind nur zu empfehlen, wenn man das Auto regelmäßig - am besten täglich - benutzt. Andernfalls sieht die Energiebilanz durch die benötigte Heizung (300 Grad) nicht besonders gut aus. Während der Fahrt wird keine Heizleistung benötigt, da wird die Temperatur durch die Eigenerwärmung aufgrund des Innenwiderstands gehalten.

Zebra Akkus sind extrem langlebig, 30 Jahre im Betrieb sind kein Problem und das sogar ohne Kapazitätsverlust. Einmal abgekühlt sind sie unbegrenzt lagerfähig. Aber: abkühlen ist Stress für den Separator, im gesamten Lebenszyklus der Batterie sollte sie nicht mehr als 5-6 mal abgekühlt werden. Daher ist es wichtig, dass das Auto auch wenn es nicht benutzt wird, aller zwei bis drei Tage an die Steckdose kommt.

Großer Vorteil des Zebras ist die Wintertauglichkeit, da die Temperatur der Zellen konstant gehalten wird und somit keine Einschränkungen bestehen. 150 km Reichweite im Sommer, 140 km im Winter (mit Innenraumheizung natürlich weniger). Dafür können sie aber nur mit maximal 1,5C entladen werden und es besteht keinerlei Möglichkeit der Schnellladung. Das bekannteste Fahrzeug mit Zebra ist der Think City, den es für unter 9.000 Euro gibt.
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Re: Zebra-Batterien

Beitragvon green_Phil » Mi 1. Mai 2013, 18:31

Danke! Jetzt bin ich schon viel Schlauer. Ich danke Euch!!! Gute Entscheidungsgrundlage geschaffen :)
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Re: Zebra-Batterien

Beitragvon Guy » Do 2. Mai 2013, 10:46

Ein Nachteil ist, neben der hohen Betriebstemperatur und dem damit verbundenen Energiekosten, sicher noch doch die Energiedichte. Soweit ich weiß liegt diese bei < 100 Wh/kg.

Wie meine Vorredner bereits geschrieben haben, macht eine solche Batterie nur Sinn, wenn man a) möglichst täglich, wenn nicht mehrmals täglich fährt -> Stillstand erzeugt zusätzlichen Verbrauch und b) nicht auf große Reichweite angewiesen ist.

Bislang wurden sie deshalb auch vor allem in Kleinwagen oder Bussen eingesetzt.
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Re: Zebra-Batterien

Beitragvon Itzi » Do 2. Mai 2013, 11:47

Die aufgezählten Eigenschaften sind ein Traum für jede stationäre Anwendung.
Gibts schon welche in Verwendung mit PV-Anlagen?
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Re: Zebra-Batterien

Beitragvon PowerTower » Do 2. Mai 2013, 12:33

Als stationärer Speicher ist das Zebra eher weniger geeignet, allein nachts verliert die Batterie eine kWh nur um die Temperatur aufrecht zu erhalten. Der Akku wurde ursprünglich fürs Militär gebaut, weil dort die Zuverlässigkeit an erster Stelle steht und das Kriterium erfüllt er.

Guy, die Energiedichte ist gar nicht so schlecht wie vermutet. Lithium-Eisenphosphat liegt bei etwa 90-100 Wh/kg, Litium-Titanat ebenfalls, das Standard-Zebra von FZ SO|NICK bringt es auf 116 Wh/kg inkl. Isolierung, Heizung und BMS! Das ist ein sehr guter Wert. Und das alles mit Chemikalien, die man an jeder Straßenecke findet. Wie gesagt mit dem entsprechenden Auto kommt man etwa 150 km weit, das machen auch die modernen Fahrzeuge wie Zoe und Co. mit den hochgezüchteten Lithiumzellen nicht besser. Und im Winter fährt das Zebra Auto den anderen davon.

Die Verlustleistung gibt der Hersteller mit 105 Watt im Ruhezustand an, das entspricht 2,52 kWh am Tag. 919,8 kWh im Jahr. Je mehr man fährt, umso geringer wird dieser Verlust, deswegen ist Stillstand äußerst uneffektiv (abgesehen vom Ladevorgang, der geht auch relativ verlustfrei).

Datenblatt FZ SO|NICK NaNiCl Akku

Schade ist nur, dass der Preis künstlich hoch gehalten wird. Es wäre kein Problem die kWh Zebra für 100 Euro herzustellen, aber es ist anscheinend nicht gewollt. Was dem Akku ebenfalls fehlt ist die Möglichkeit, ihn durch einen entsprechenden Katalysator bei 60°C oder ähnlich niedrigen Temperaturen zu betreiben. Dann könnte sogar ich mich dazu hinreißen lassen. Solange es das aber nicht gibt bleibt Lithium-Titanat weiter mein Wunschakku, der hält ebenfalls Jahrzehnte, hat aber keine Verlustleistung durch Temperierung und kann sehr schnell geladen und entladen werden. Damit hätte das Zebra als Traktionsakku ausgedient. Beim Gebrauchtwagenkauf ist es aber nach wie vor eine sehr interessante Option.
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Re: Zebra-Batterien

Beitragvon Guy » Do 2. Mai 2013, 14:56

Ok, da habe ich ein paar Prozent unterschlagen, entschuldige, 116 Wh/kg war für die Zeit der Markteinführung wirklich kein schlechter Wert, für die kommenden Jahre aber sicher kein Wert, der Zebra zur Option für ein neue E-Auto macht.
Aber darum ging es ja eigentlich auch nicht bei der Frage von green_Phil.

Der Think City ist allerdings schon ein anderes Kaliber als ZOE und Co. 150 km Reichweite würde man mit derselben Batterie eher nicht erreichen.
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Re: Zebra-Batterien

Beitragvon PowerTower » Do 2. Mai 2013, 15:32

Energiedichte allein ist nicht das Kriterium für zukünftige Fahrzeuge, es ist sogar eines der wenigen Kriterien bei dem ich Abstriche machen würde, wenn die restlichen Eigenschaften passen. Lange kalendarische Lebensdauer, zyklenfest, schnellladefähig ohne Einschränkungen, eigensicher, temperaturbeständig. Das sind alles Eigenschaften, die moderne Zellen mit 150 Wh/kg aufwärts nicht haben. Da bin ich gern bereit 50 kg mehr Akku durch die Gegend zu fahren, wenn diese Eigenschaften dafür gegeben sind. Wenn ich also die Wahl hätte zwischen einem Lightning GT und einem Tesla S, dann würde ich mich ganz klar für den Lightning entscheiden, weil er einfach die ausgewogenere und fortschrittlichere Akkutechnik besitzt. Eben nicht getrimmt auf Wh/kg, sondern ein starkes Gesamtpaket.

Natürlich steht es jedem frei sich zu entscheiden und wer lieber die Wh/kg nimmt, der wird auch irgendwie glücklich damit. Aus meiner Sicht gibt es aber heutzutage noch nichts gescheites mit hoher Energiedichte, sonst bräuchte man ja auch keine Mietverträge oder Zusatzkosten für eine 43 kW Schnellladung und hätte auch keinen Reichweiteneinbruch im Winter. Und nach 6-7 Jahren hat man nur noch 70% der Kapazität übrig, was bringt einem dann die nominale Energiedichte im Neuzustand? Wenn so der Fortschritt aussieht, dann verzichte ich lieber darauf.

Ist wie in der Elektronikindustrie. Für den dummen Käufer wird eine Zahl als Kaufkriterium festgelegt. Es werden 20 Megapixel Kameras verkauft, weil das ja ach so toll ist. Dabei brauchen die Bilder einfach nur mehr Speicherplatz und wenn das drumherum in der Kamera (Objektiv, Sensorgröße) nicht passt, dann sehen die Bilder schlechter aus als die einer 6 MP Kamera. Deswegen ausgewogen. Energiedichte = ein Kriterium, aber nicht DAS Kriterium.

Zebra ist sicher keine Option für Neuwagen mehr, aber nicht wegen der Energiedichte, sondern wegen der Verluste. Aber wer ein Fahrprofil hat, das zu dem Akku passt und der dessen Eigenheiten kennt, dem kann man bei einem Zebraautokauf nur sagen: gute Wahl. Zumal es diese Fahrzeuge eben günstig gibt und das ganz ohne seitenlange Batteriemietverträge oder Wallboxverpflichtungen.
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Re: Zebra-Batterien

Beitragvon Guy » Do 2. Mai 2013, 16:37

Das Argument hatten wir ja schon ein paar mal, nicht? ;)

Als Endkunde interessiert mich die Lebensdauer nicht die Bohne, was ich möchte, ist Reichweite. Und natürlich, dass mir der Hersteller eine gewisse Reichweite garantiert. Wenn die Batterie dann alle fünf Jahre ausgetauscht werden muss, egal. Neue rein, weiter gehts.

Was nutzt mir da eine Batterie, die 20 Jahre und mehr Lebensdauer hat. In 20 Jahren habe ich mein Auto mindestens vier mal gewechselt. Abgesehen davon, ist die Technik in 10 Jahren so viel weiter, dass ich mein altes Auto vermutlich gar nicht mehr fahren möchte.

20 Jahre ist was für stationäre Speicher, im Auto dagegen fast irrelevant.

Deine Punkte sind sicher richtig, für den Endkunden sind dies jedoch alles Punkte, die kaum zählen.
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