Changing the future

Fünf Wahrheiten übers E-Mobil

Das Elektroauto kommt weltweit ins Rollen. Doch viele Autofahrer haben noch Vorbehalte gegenüber dem Batterieantrieb. Hohe Kosten, lange Aufladezeiten, schwächelnde Akkus bei Frost: Was stimmt, was stimmt nicht? Ein Faktencheck.

Wie kein anderes Land treibt China die Elektromobilität voran. Das Reich der Mitte – schon heute weltgrößter Absatzmarkt für Elektro-Fahrzeuge – will bis 2025 fünf Millionen E-Mobile pro Jahr bauen. China weist damit dem Rest der Welt den Weg in eine neue Mobilität. Die großen Autokonzerne rüsten ihre Produktion auf Elektroautos um und chinesische Technologiekonzerne wie Alibaba oder Foxconn investieren verstärkt in den neuen Markt.

Der Fokus richtet sich damit mehr denn je auf die technischen Herausforderungen der Elektromobilität. Ob sich batteriebetriebene Elektroautos weltweit durchsetzen oder nicht, hängt – neben der Ladeinfrastruktur – vor allem von den Batterien und deren Leistung ab. Sie beeinflussen maßgeblich Kaufpreis, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Lebensdauer von E-Fahrzeugen. Doch viele Autofahrer haben Vorbehalte gegenüber dem Batterieantrieb: Sind Elektroautos wegen der großen Akkus nicht viel zu teuer? Macht die Batterie bei Minusgraden Probleme? Wie lange dauert das Aufladen? Hab ich genug Zeit dafür? Fünf Aussagen über Elektroautos, Akkus und Separatoren auf dem Prüfstand.

1. Elektroautos sind zu teuer.

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Trotz staatlicher Kaufprämie in Deutschland von bis zu 4.000 Euro sind die meisten Elektroautos in der Anschaffung noch deutlich teurer als Diesel oder Benziner. Das liegt vor allem an der Batterie: Diese bestimmt zu rund 40 Prozent die Kosten eines Elektrofahrzeugs. Allerdings fielen die Preise für Lithium-Ionen-Akkus von 2010 bis 2016 um 80 Prozent. Derzeit kostet das Batteriepaket rund 170 Euro pro Kilowattstunde (kWh). Ab etwa 130 Euro/kWh wären Elektroauto und Verbrenner preislich ebenbürtig. Experten rechnen damit, dass die Kosten durch höhere Stückzahlen und Innovationen im Batteriezellbau weiter sinken und sich dem Verbrennungsmotor angleichen. Durch den Safety Separator von Freudenberg können Produktionsprozesse vereinfacht werden (s. Kasten). Da der Safety Separator hohen Temperaturen stand hält, können Separatoren und Elektroden in einem einzigen Prozessschritt getrocknet werden im Gegensatz zu Separatoren aus Polymerfolien. Übrigens: Im Betrieb sind Elektroautos schon heute günstiger als Verbrenner, weil sie weniger Verschleißteile, keine Abgaswartung oder Schmierstoffe benötigen.

2. Das Aufladen dauert zu lange und es gibt zu wenige Ladestationen.

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Das Aufladen der Batterie an einer herkömmlichen Haushaltssteckdose dauert mindestens sechs Stunden. Klingt viel, ist aber kein Problem – wenn das Elektroauto in der eigenen Garage oder an einer Strom-Tankstelle am Arbeitsplatz lädt. Denn: Ein Privatwagen steht pro Tag im Schnitt mehr als 21 Stunden still. Unterwegs sind lange Ladezeiten dagegen ein Manko. Immerhin: Ladesäulen mit Schnellladefunktion benötigen noch maximal eine Stunde, zum Teil unter 30 Minuten, um den Akku eines E-Autos aufzuladen. Allerdings mangelt es noch an Ladestationen. Deshalb fördert der Bund den Bau neuer Stromtankstellen mit 300 Millionen Euro: Bis 2020 sollen 5.000 neue Schnelllader und 10.000 Ladesäulen mit normaler Ladetechnik entstehen. Ähnlich wie Handy Akkus, können Batterien von E-Autos beim Schnelladen deutlich wärmer werden. Der thermisch außerordentlich stabile Separator von Freudenberg kann hier erhöhte Sicherheit bieten.

3. Elektroautos machen bei Kälte schlapp.

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Frost ist für Elektroautos eine Herausforderung. Wie beim Verbrennungsmotor entsteht bei Kälte eine erhöhte Reibung aller Teile und damit ein höherer Energieverbrauch. Außerdem muss die Batterie im Winter nicht nur den Wagen antreiben, sondern auch Lichtanlage und Heizung vermehrt mit Strom versorgen. Der ADAC hat deshalb 2016 drei Modelle – BMWi3, Nissan Leaf und Opel Ampera – einem winterlichen Dauertest unterzogen. Ergebnis: Bis -20 Grad funktionierten alle Fahrzeuge einwandfrei.

4. Lithium-Ionen-Akkus können Feuer fangen.

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In den vergangenen Jahren gerieten Lithium-Ionen-Akkus in Elektroautos gelegentlich in Brand oder explodierten. Schutzvorkehrungen wie elektronische Batteriemanagementsysteme oder thermische Sicherungen verhindern Brände und Explosionen zwar weitgehend, aber dennoch muss zuvor die inhärente Batteriesicherheit gegeben sein. Der Einsatz von temperaturstabilen Zellkomponenten wie dem flexiblen keramischen Safety Separator von Freudenberg (s. Kasten) verringern das Risiko, dass Kurzschlüsse zu Bränden führen. Vollständig ausschließen lassen sie sich bei Fehlbedienungen, Konstruktionsfehlern oder Unfällen aber nicht. Der keramisch imprägnierte Polyester-Vliesstoff von Freudenberg bleibt bei sehr hohen Temperaturen stabil und schrumpft nicht. Großflächige Kurzschlüsse in einer Batteriezelle werden dadurch vermieden und das thermische Durchgehen des gesamten Batteriesystems wird verhindert. Im Brandfall stehen Elektro- und Hybridautos mit Lithium-Ionen-Antriebsbatterien mindestens auf dem gleichen Sicherheitsniveau wie Benzin- und Dieselfahrzeuge, urteilt die Prüforganisation Dekra.

5. Die Lebensdauer der Akkus ist eingeschränkt.

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Hersteller von Akkus für Elektroautos garantieren derzeit Laufleistungen von 100.000 bis 160.000 Kilometern. Experten geben die Lebensdauer der Batterie mit acht bis zehn Jahren und 500 bis 1.000 Ladezyklen an. Wie lang sie genau hält, hängt von vielen Faktoren ab, etwa der Anzahl der Ladezyklen, der Art der Aufladung, der Fahrweise oder äußeren Bedingungen wie Temperaturen. Danach geht der Akku nicht einfach kaputt, sondern verliert an Ladekapazität – und damit an Reichweite. Nach einigen Jahren schwindet die Kapazität auf 70 bis 80 Prozent. Dieser Prozess lässt sich durch richtige Pflege verzögern: Wer extreme Ladestände vermeidet und die Batterie einmal im Jahr inspizieren lässt, hat länger Freude an ihr.

  

Mehr Informationen über den Safety Separator von Freudenberg Performance Materials finden Sie hier: https://separators.freudenberg-pm.com/

Akku, aber sicher!

Ob sich batteriebetriebene Elektroautos am Markt durchsetzen oder nicht, hängt wesentlich von leistungsfähigen und sicheren Batterien ab. Freudenberg hat daher den Safety Separator entwickelt: Der keramisch imprägnierte Vliesstoff hält extrem hohen Temperaturen stand und erhöht die Sicherheit und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus.

In den vergangenen Jahren kam es immer mal wieder zu Vorfällen, bei denen Lithium-Ionen-Akkus in Brand gerieten oder sogar explodierten. Oft fing dadurch das gesamte Handy, Notebook oder Elektroauto Feuer. Wie ist das möglich? Beim „thermischen Durchgehen“, ausgelöst durch eine elektronische Fehlfunktion oder mechanische Beschädigung, erwärmt sich das Batterieinnere. Es kann zu einem großflächigen Kurzschluss kommen, wenn bei dieser Erwärmung z.B. Membranfilme zwischen der Anode und Kathode schrumpfen. Die chemischen Reaktionen in der Batterie laufen dann, im Gegensatz zum regulären Laden und Entladen, völlig unkontrolliert ab und erzeugen sehr hohe Temperaturen. Der Akku fängt Feuer, im schlimmsten Fall explodiert das gesamte Produkt.

Um die Brandgefahr zu minimieren, hat Freudenberg den Safety Separator entwickelt. „Der mit Keramikpartikeln imprägierten Polyester-Vliesstoff bleibt bei sehr hohen Temperaturen stabil und schrumpft nicht. Das thermische Durchgehen der Batterie wird so verhindert“, erklärt Margarita Messerle, Sales & Marketing Manager bei Freudenberg Performance Materials.

Der Safety Separator ist deutlich weniger empfindlich gegenüber Hitze und mechanischer Beanspruchung als Membrane aus Polymerfolien, die schon ab 80 Grad schmelzen und schrumpfen können. Die Temperaturstabilität ermöglicht es, dass Elektroden und Separatoren gemeinsam bei höheren Temperaturen getrocknet werden können bevor das Elektrolyt eingefüllt wird. Der reduzierte Wassergehalt in der Zelle erhöht die Lebensdauer des Akkus deutlich. Die temperaturstabilen Separatoren werden in Lithium-Ionen-Akkus für Energiespeicher und Elektrofahrzeuge, wie zum Beispiel E-Busse, eingebaut. Als Schlüsselkomponente spielen sie eine wichtige Rolle, um die Batterien sicherer und leistungsfähiger zu machen.

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