Wie funktioniert eine Lithium-Ionen-Batterie?

Die Lithium-Ionen-Batterie, die zum ersten Mal bei Sony Energietech zum Einsatz kam, hat Anfang der 90er Jahre Eingang in den Markt für Elektro-Fahrzeuge gefunden. Heute findet man sie sowohl in unseren Smartphones, E-Bikes und Küchenwaagen. Ihre Funktionsweise basiert auf einer umkehrbaren chemischen Reaktion, mit der Energie erzeugt wird. Im Gegensatz zu den alten Bleibatterien sind diese Modelle in der Lage, Duzende Kilowattstunden zu produzieren.

Für die Zukunft arbeiten Ingenieure bereits an neuen Batterien, die Mineralien wie Natrium verwenden, um die aktuelle Technologie zu optimieren. Um die Herstellung von Elektro-Autos nachhaltig zu gewährleisten, hat sich Stellantis mit dem südkoreanischen Marktführer LG zusammengetan und eine neue Produktionsstätte in Nordamerika in Betrieb genommen, die die Versorgungskette sichert.

Eine Lithium-Ionen-Batterie besteht aus zwei Elektroden, die in einem Gel, Elektrolyte genannt, schwimmen. Die Anode enthält Lithium und die Kathode besteht aus Kobaltoxid (CoO2) oder aus Eisenphosphat. Lithium wird speziell herangezogen, da sein Atom problemlos ein Elektron freisetzt.

Beim Starten des Motors setzen sich die Elektronen in von der Anode in Richtung Kathode Bewegung und erzeugen so elektrischen Strom. Die Lithiumatome, die ein Elektron abgegeben haben, sind nicht mehr komplett – sie werden zu positiv geladenen Lithium-Ionen, was der Batterie auch ihren Namen gibt. Sie verlassen die Anode, um in die Elektrolyte zu gelangen.

Wenn die Elektronen zur Katode kommen, ändert sich die Polung und das Gleichgewicht wird durch die positiv geladenen Lithium-Ionen in der Elektrolyte, die durch die negative Ladung der Elektronen angezogen werden, wieder hergestellt. Und so entlädt sich die Batterie. Beim Aufladen hingegen müssen die Elektronen den umgekehrten Weg zurücklegen, also von der Kathode zur Anode.

Der größte Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien besteht darin, dass sie keinen Memory-Effekt haben. Das bedeutet, dass sie nicht vollständig entladen werden müssen, bevor Sie den nächsten Ladevorgang starten. Sie können somit Ihr Auto jederzeit ungeachtet des Ladestands anschließen. Sie haben auch eine geringe Selbstentladung, so dass Ihr E-Auto jederzeit einsatzbereit ist, ohne vorher aufgeladen werden zu müssen.

Die Funktionsweise einer Lithium-Ionen-Batterie ist dergestalt, dass sie zahlreiche Ladezyklen verträgt, keine besondere Wartung erfordert und recycelt werden kann. Manche vertreten auch die Ansicht, dass es sich um eine Technologie mit relativ geringer Umweltverschmutzung handelt. Und zum Schluss muss auch noch die Zusammensetzung der Batterie angeführt werden. Lithium als eines der leichtesten Materialien ist unerlässlich, um das Fahrzeuggewicht gering zu halten.

Aber die Nutzung von Lithium-Ionen-Batterien weist auch Nachteile auf. In erster Linie ist diese Technologie teuer. Manche führen auch das Risiko von Überhitzung und Lecks an, selbst wenn alle Modelle mit Sicherheitsgarantien ausgestattet sind. Zudem weisen Lithium-Ionen-Batterien einen relativ hohen Verschleiß auf, auch bei Nicht-Betrieb. Deshalb werden alle Citroën Gebrauchtwagen sorgfältig getestet, bevor Sie weiterverkauft werden.

Es gibt Möglichkeiten, wie Sie Ihre Lithium-Ionen-Batterie länger in gutem Zustand halten und so die Reichweite Ihres Elektro-Autos voll nutzen können.

• Nutzen Sie das Fahrzeug regelmäßig und sorgen Sie für einen geschmeidigen Fahrstil, das verhindert schnelles Entladen.
• Schließen Sie die Batterie so oft wie möglich an das Stromnetz an, auch wenn nur wenige Prozent entladen sind. Sie sollte stets eine Ladekapazität zwischen 20 % und 80 % aufweisen. So wird die chemische Struktur aufrecht erhalten und einem vorzeitigen Verschleiß vorgebeugt.
• Greifen Sie verstärkt auf langsame Ladestationen zurück, die weniger Wärme erzeugen als Schnellladestationen. Bei einer älteren Batterie kann eine erhöhte Temperatur von nur wenigen Graden zum Verlust von Elektrolyte führen. Warten Sie auch immer ein paar Minuten, bevor Sie das Fahrzeug anlassen, damit es nach dem Ladevorgang abkühlen kann.