Batterien von Elektroautos halten länger als erwartet

Neue Forschungsergebnisse des SLAC-Stanford Battery Center (eine Zusammenarbeit zwischen der Stanford University und dem SLAC National Accelerator Laboratory) zeigen, dass Batterien von Elektrofahrzeugen unter realen Bedingungen wie starkem Verkehr, Langstreckenfahrten, kurzen Stadtfahrten und langen Parkzeiten etwa 30 Prozent länger halten können als bisher angenommen.

Dies bedeutet, dass Besitzer von Elektroautos möglicherweise mehrere Jahre lang keine teuren Batterien austauschen oder ein neues Auto kaufen müssen.

Frühere Methoden zum Testen von Batterien waren nicht genau.

Bisher testeten Forscher die Batterielebensdauer im Labor in der Regel durch wiederholtes Laden und Entladen mit einer festen Rate.

Allerdings stellte die am 9. Dezember in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlichte Studie fest, dass derartige Tests nicht dazu geeignet seien, die Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen im alltäglichen Gebrauch vorherzusagen, etwa beim Pendeln zur Arbeit, beim Zwischenstopp im Supermarkt oder beim Parken über längere Zeiträume.

Elektroauto
Unter realen Bedingungen können viele Faktoren dazu beitragen, die Lebensdauer von Elektrofahrzeugbatterien zu verlängern. Foto: Vinfast

angenehme Überraschung

Die Forscher entwickelten vier verschiedene Batterieentladeprofile – von fix bis dynamisch – basierend auf realen Fahrdaten. Sie testeten 92 handelsübliche Lithium-Ionen-Batterien über zwei Jahre und stellten fest: Je genauer das Entladeprofil das reale Fahrverhalten widerspiegelte, desto länger hielt die Batterie.

Ein maschineller Lernalgorithmus zur Analyse der Daten ergab, dass Faktoren wie schnelles Beschleunigen, starkes Bremsen – das die Batterie teilweise wieder auflädt – und lange Leerlaufzeiten den Batterieverschleiß verlangsamen. So schadet beispielsweise schnelles Beschleunigen über kurze Zeiträume der Batterie nicht wie bisher angenommen und kann sogar zu ihrer längeren Lebensdauer beitragen.

Zwei Hauptursachen für Batterieverschleiß

Das Team unterschied außerdem zwischen Verschleiß durch mehrere Lade-Entlade-Zyklen und natürlichem Verschleiß im Laufe der Zeit.

Bei Elektrofahrzeugen, die täglich für den Arbeitsweg oder den Lebensmitteleinkauf genutzt werden, ist die Zeit, in der das Fahrzeug nicht benutzt wird, und nicht die Anzahl der Lade- und Entladezyklen die Hauptursache für den Batterieverschleiß.

Anwendungen und Zukunft

Die Ergebnisse legen nahe, dass Automobilhersteller ihre Batteriemanagementsoftware aktualisieren könnten, um die Batterielebensdauer unter realen Bedingungen zu optimieren, und dass Forscher auf der Grundlage der Erkenntnisse fortschrittlichere Batteriedesigns und Steuerungsalgorithmen entwickeln könnten.

Insbesondere eröffnet diese Forschung die Möglichkeit, dasselbe Prinzip auf andere Energiespeichergeräte sowie auf physikalische Materialien und Geräte wie Kunststoffe, Glas, Solarzellen und Biomaterialien in Implantaten anzuwenden, nicht nur auf Batterien für Elektrofahrzeuge.

„Diese Arbeit unterstreicht die Kraft der Kombination von Fachgebieten wie Materialwissenschaft, Modellierung und maschinellem Lernen, um Innovationen voranzutreiben“, sagte die Forscherin Simona Onori.

(Laut StanfordReport)

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