Nur 100000 km pro Batterie

[me68]

Hallo Dieter!

Da gebe ich Dir Recht - eine spannende Sache.

Ich hatte das Glück vor zwei Wochen an der El-Motion (http://www.elmotion.net/) teilnehmen zu dürfen. Dort gab es hochkarätige Vorträge zum Thema Elektromobilität. Ein EU-Vertreter erzählte von der Motivation der EU etwas zu ändern und brachte eine beeindruckende Zahl: jeden Tag wird in den EU-Raum Erdöl im Wert von 1 Milliarde Euro importiert! Mit dem Geld könnte man schon ein bisschen was für die "lokale" Wertschöpfung machen, abgesehen von der ausländischen Abhängigkeit und dem Verbrauch endlicher Resourcen.

Ein Vertreter aus der Forschung hatte eine Übersicht der verschiedenen, künftigen Batterietechnologien präsentiert und diese anhand der Energiedichte pro Volumen und Gewicht tabellarisch verglichen. Weiters erzählte er von Testreihen Zellen kontrolliert zu deformieren (aufwändige Simulationsverfahren), um festzustellen, wie weit man Zellen deformieren kann, bevor es zu Kurzschlüssen oder Ausgasungen kommt. Hintergrund ist die Energiedichte eines fertigen Akkupacks zu erhöhen, indem man bestimmte Verformungen zulässt. Zur Zeit sind die Hersteller da übervorsichtig und bauen massive Kästen für die Zellen, damit diese ja nicht deformieren. Damit wird die Energiedichte des fertigen Akkupacks aber relativ gering im Vergleich zur Energiedichte der einzelnen Zelle. Er sieht hier viel Potential in der Optimierung der Lithium-Ionen-Technologie in diesem Bereich der Konstruktion von Akkupacks - sehr interessant!

Martin

[DaCore]

Das Interview mit dem Batterieexperten ist ein Witz. Genauso ist die Aussage 20 Jahre Lebensdauer für die Samsung VDA-Zelle völlig aus der Luft gegriffen. Wenn man die Zelle nicht betreibt und bei -40 'C einfriert kriegt man auch 100 Jahre kalendarische Lebensdauer hin.

[dkt]

Das Interview mit dem Batterieexperten ist ein Witz. Genauso ist die Aussage 20 Jahre Lebensdauer für die Samsung VDA-Zelle völlig aus der Luft gegriffen. Wenn man die Zelle nicht betreibt und bei -40 'C einfriert kriegt man auch 100 Jahre kalendarische Lebensdauer hin.

Hallo DaCore,

ich glaube man muss die Kirche im Dorf lassen. Wer sagt denn, dass die Betriebsbedingungen der Zelle bei -40 Grad Celsius liegen. Die Rundzellen, die Tesla jetzt verwendet und unter einem engen Betriebstemperaturfenster klimatisiert, halten etwa 1.600 Zyklen bis zur 80% Grenze. Das sind bei 85 kWh und einer Reichweite von durchschnittlich 400 km, über 600.000 km Lebensdauer. Was willst Du mehr?

Was die Verformung anbetrifft, ist die eng mit der Zellchemie verbunden. Zum Beispiel bei Nanotitanat fehlt sie fast gänzlich, bei Schwefel wäre sie extrem. Die Reaktionen im Elektrolyten kommen hinzu.

Die Forschung im Batteriebereich bewegt sich schnell. Klimatisierung und Armierung der Batterie spielen eine immer größere Rolle.

Grüße

Dieter

[zottel]

Manchmal frage ich mich, warum nicht mehr Hersteller auf Lithium-Eisenphosphat setzen. Obsoleszenz?

Ja, die Energiedichte ist nicht so hoch, der Akku also schwerer. Bei Riesen-Akkus wie beim Tesla ist das sicher ein wichtiger Punkt.

Aber sonst? Vergleichsweise wenige Probleme bei tiefen oder hohen Temperaturen, hohe Sicherheit, hohe Leistungsdichte, hoher Wirkungsgrad und vor allem hohe Zyklenfestigkeit.

Laut Wikipedia macht so ein Akku 1000 Zyklen bei 100% Entladetiefe, und satte 5000 bei 70% Entladetiefe, bevor die Kapazität bei 80% landet, im dort verlinkten Dokument sind für 80% Entladetiefe 3000 Zyklen angegeben.

Meine mia ist normalerweise zwischen 70 und 80% entladen, wenn sie an die Steckdose kommt. Gehen wir vorsichtig von 3000 Ladezyklen aus, dann macht das bei einer gering angenommenen durchschnittlichen Gesamtreichweite von ca. 90 km eine Lebensdauer von 270.000 Kilometern - und das mit einer Winzbatterie von 12 kWh.

Aber vielleicht ist der ebenfalls erwähnte Spannungsabfall bei höheren Entladeströmen unterhalb von 10 °C für größere Autos problematisch? Ich konnte davon bei meiner mia auch bei unter 0 °C bisher nichts bemerken.

Ich wüsste schon gern, warum alle größeren Hersteller lieber auf die problematischeren Chemie-Varianten setzen.

[Gerald]

Aber vielleicht ist der ebenfalls erwähnte Spannungsabfall bei höheren Entladeströmen unterhalb von 10 °C für größere Autos problematisch? Ich konnte davon bei meiner mia auch bei unter 0 °C bisher nichts bemerken.

Beim Stromos war der Spannungsabfall bei tieferen Temperaturen doch relativ hoch und es kam dann auch eine Warnlampe, wenn man zügig beschleunigte. Ich konnte damit aber gut leben.
Die Lithium-Eisenphosphat Akkus sollen bzgl. brennen sicherer sein, evtl. hätten die 3 Teslas damit kein Feuer gefangen?

Ich denke, dass wegen dem Spannungsabfall bei tieferen Temperaturen und vor allem wegen Volumen und Gewicht die Akkus von den großen Herstellern nicht eingesetzt werden. Ist aber nur eine Vermutung von mir.

Hier ein Video von einer kurzgeschlossenen Zelle. Kein Feuer und erst nach 13min gab es den Knall:

http://www.youtube.com/watch?v=p21iZVFHEZk

Nagel durch die Zelle:

http://www.youtube.com/watch?v=EMARDvMz62A

Akku in Laptop bei Überladung / Kurzschluss. Dies sind keine Lithium-Eisenphosphat:
Ab ca. 2:05 min beginnt das Schauspiel
http://www.youtube.com/watch?v=jjAtBiTSsKY

Viele Grüße
Gerald

[dkt]

Manchmal frage ich mich, warum nicht mehr Hersteller auf Lithium-Eisenphosphat setzen. Obsoleszenz?

Ja, die Energiedichte ist nicht so hoch, der Akku also schwerer. Bei Riesen-Akkus wie beim Tesla ist das sicher ein wichtiger Punkt.

Ich kann mir dazu folgendes vorstellen:

Bei diesen großen Mengen von Zellen für Leistungsbatterien in Elektroautos, ist es für den Hersteller von großer Bedeutung, welchen Preis die Zelle hat, bzw. von fast ebenso großer Bedeutung ist, welches Gewicht damit - pro kWh nutzbaren Speicher - verbunden ist.

Was meiner Meinung nach immer ein bisschen zu kurz dabei kommt, ist die Frage nach dem Betriebstemperaturfenster und damit verbunden, der mögliche Eigenverbrauch durch Klimatisierung. Am Ende der Skala steht dann die Zyklenfestigkeit. Auch hier finde ich immer nur butterweiche Angaben, die teilweise von den c Werten konterkariert werden.

Zum besseren Verständnis einmal ein Beispiel.

Vor langem schon ist Altairnano angetreten und hat eine Lithium-Ionen Batterie vorgestellt, die sowohl als Kathode als auch als Anode Nanotitanat verwenden konnte. Bei dieser Zellchemie wurde von Altairnano damals eine Zyklenfestigkeit von bis zu 15.000 angegeben. Weiter wurde das Betriebstemperaturfenster mit -40 bis +60 Grad Celsius angegeben. Alles in Allem, ideale Werte für den Einsatz als Leistungsbatterie im E-Auto.

Erkauft wurden diese „idealen Werte“ mit einem hohen Gewicht (über 10 kg pro gespeicherte kWh) und einem hohen Preis. Die Technologie wurde dann zwar bis zur Netzstabilisierung weiter verfolgt, aber fand im E-Auto keinen Platz. Wenn mich meine Erinnerung nicht trügt, dann hat sogar die amerikanische Marine, diese robuste Technik, statt Notstromaggregaten, auch eingesetzt.

Der Grund für diesen Ausflug in die Titanat Chemie liegt in der Parallele zu Eisenphosphat, zumindest was das Gewicht angeht.

Soweit ich es beurteilen und als Nichtfachmann bewerten kann, glaube ich, dass in Zukunft folgende Techniken gewinnen werden. Statt flüssigem Elektrolyt, eine Polymerstruktur, bzw. Feststoffbatterien. Großformatigen Flachzellen gebe ich eine größere Chance als der Rundzelle (Gewichtsproportion zwischen Gehäuse und Speicher). Von der Chemie her wird sich durchsetzten, was nicht zu teuer ist, nicht zu schwer und ein praktikables Betriebstemperaturfenster aufweist.

Das klingt wie eine Wunschliste, gibt aber die Richtung vor, für die Chemie und Konfiguration. Wobei die Zyklen eine immer kleinere Rolle spielen werden je größer der Speicher wird (Siehe Tesla 85 kWh).

Was ich persönlich jetzt mit Spannung erwarte sind zwei Informationen in 2014. Einmal mit wem wird Tesla die Batteriefabrik bauen (Samsung, Panasonic u.a.?) und welche Zellchemie mit welcher Konfiguration (Rundzelle oder Flachzelle) wird es geben. Beides könnte ein Hinweis sein, in welche Richtung die Batterieentwicklung geht.

[JuergenII]

Hier mal ein paar Links zum Thema:

Lithium-Ionen-Batterien der zweiten Generation (Video)

Die Batterie als Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität der Zukunft PDF der Hochschule Reutlingen

ENERGIESPEICHER Sehr ausführlich von den Anfängen bis zur jetzigen Zeit.

Juergen

Frage welche Konkurrenz gibt denn 160.000 km auf die Batterie - Tesla mal außen vor?

Würde mich auch interessieren. Opel Ampera kommt scheinbar mit so einer Kapazitätsgarantie (s. oben).

Hallo,

der Ampera benutzt den Akku nur von 30 bis 80%. Damit hält der Akku länger.

Grüße

[surfingslovak]

Frage welche Konkurrenz gibt denn 160.000 km auf die Batterie - Tesla mal außen vor?

Würde mich auch interessieren. Opel Ampera kommt scheinbar mit so einer Kapazitätsgarantie (s. oben).

Hallo,

der Ampera benutzt den Akku nur von 30 bis 80%. Damit hält der Akku länger.

Grüße

Obwohl es zwar stimmt, dass der Ampera die Batterie konservativer zykelt, ist diese Aussage nicht ganz richtig. Die längere Lebensdauer der Zellen ist an erster Stelle auf ihre Bauweise, die Zusammenstetzung des Elektrolyten, die Kühlung und das Operationsregime zurückzuführen. Zu behaupten, dass dieser Unterschied gänzlich auf einem konservativen Lade-Entlade-Zyklus beruht, versimpelt das Problem auf eine unzulängliche Weise.

[eMarkus]

Die Ursprungsfrage von NotReallyMe war noch wieviel neue Batterien kosten. Der i3 hat 96 Einzelzellen, die zu je 12 in einer "Box" zusammengruppiert sind, und ein i3 hat 8 dieser "Boxen". Der Austausch einer dieser 8 Komponenten kostet laut einem anderen Link der hier im Forum gepostet worden ist als Ersatzteil momentan 1200 Euro, also einem Gesamtaustausch 9600 Euro ohne Arbeitszeit und ohne Entsorgung der bestehenden Batterie (wobei ich nicht weiss ob das in Rechnung gestellt wird oder nicht, weil da gibt es ja das 2nd Life Programm).

Die interessante Frage hier wäre auch, ob bei z.B. nur noch 70% Kapazität es was bringt, nur eine Komponente für 1200 Euro auszutauschen.
Im Heimbereich bei Geräten mit mehreren Akkus meinte ich dass genau das nicht empfohlen wird, es kann aber auch sein dass das nicht stimmt.