Wie funktioniert die Schnellladefunktion? Ist es schädlich für die Batterie?

Die Batterietechnik ist im Vormarsch, erst kürzlich hat einer der größten Fabriken zur Herstellung von Batterien die Produktion gestartet und zwar handelt es sich um die Gigafactory 1 von Tesla, mit dem Ziel die Produktion von 500.000 Elektrofahrzeugen pro Jahr bis 2018 zu unterstützen. Tesla verbraucht mitterweile die weltweite Jahresproduktion von Lithium-Ionen-Batterien (Quelle: Tesla). Die geplante jährliche hergestellte Batteriekapazität soll 35 Gigawattstunden betragen, daher auch der Name “GigaFactory”. Mit Hilfe von Skaleneffekten und neuen Herstelungsverfahren sollen signifikante Einsparungen in der Batterieherstellung gewonnen werden, die wiederum die Batteriekosten senken und damit den schnelleren Übergang der Welt zu einer nachhaltigen Energieversorgung ermöglichen sollen.

Super Charger von Tesla

Tesla Super Charger

Schnellladestationen gibt es bereits in der Fahrzeugindustrie und zwar befinden sich in den USA verstreut, sogenannte Super Charger, die den Akku eines Teslas innerhalb von 30min so weit aufgeladen haben, dass mit dieser Ladung die nächste Ladestation ohne Weiteres erreicht werden kann. Die Laderate ist allerdings variabel und hängt beispielsweise von der Batterietemperatur, -alter und Ladezustand ab und sie hängt natürlich auch davon ab, ob bereits ein anderes Fahrzeug mitgeladen wird. Die Schnellladefunktion erspart lange Auflade- und Wartezeiten. Es gibt die Ladeart nicht nur bei Elektrofahrzeugen, sondern gibt es auch für Smartphone Ladegeräte mit Schnellladefunktion. Fraglich ist, ob die Schnellladefunktion schädlich für die Batterie ist?

 

Ist die Schnellladefunktion schädlich für die Batterie?

Laut der Aussage von Tesla wirkt sich eine hohe Anzahl von Ladegängen mit den Super Charger negativ auf die Batteriekapazität aus und verursacht damit eine abnehmende Batteriekapazität. Wir Autofahrer wünschen uns natürlich diese Art des Ladens, denn niemand möchte jedesmal mehrere Stunden an der Ladestation hängen, um weiterfahren zu können. Diese Bequemlichkeit wollen wir auch bei der Nutzung von Elektrofahrzeugen genießen und zunehmend wird diese Bequemlichkeit des schnellen Ladevorgangs auch in anderen Elektrogeräten gewünscht, wie zum Beispiel im Smartphone. Die Nutzung der Schnellladefunktion bei einem leeren Akku bis zu einen Ladestand von 50% ist kein Problem, allerdings beginnt die Belastung der Batterie durch Schnellladegeräte bei der zweiten Hälfte des Ladevorgangs, denn die Aufnahme von Ionen der Anode wird schwerfälliger und zugleich erhitzt sich die Batterie aufgrund der erhöhten Stromstärke stärker. (Quelle: Batterie University)

Folgende Bedingungen sollten beachtet werden:

  • die Batterie muss für die Schnellladefunktion geeignet sein
  • nach dem Erreichen des Ladestands von ca 50-70%, sollte die Ladespannung verringert werden
  • vermeide hohe oder sehr niedrige Umgebungstemperaturen

Daher kann man schlussfolgern, dass ein qualitativ hochwertiges Ladegerät in der Lage sein sollte, verschiedene Faktoren bezüglich der Laderate berücksichtigen sollte. Unter anderen sollte der Zustand der Batterie und auch die Umgebungstemperatur entscheidend sein und die Laderate sollte dementsprechend angepasst werden.

 

Fazit

In einer immer schnelllebigeren Gesellschaft in der Informationszugang und -verfügbarkeit immer mehr an Bedeutung zunimmt und wir deshalb stets mit der Online-Welt verbunden sein müssen und in der unsere Informationsgeräte in kürzester Bedienbereit sein müssen, in dieser Zeit scheint die Schnelladefunktion unabdingbar zu werden. Trotz der starken Belastung der Batterie, wird die kürzerere Wartzeit den Vorzug übernehmen und damit nehmen wir in Kauf, dass die Batterielebensdauer verlürzt wird. Folgende Punkte solltet ihr daher beachten, wenn ihr Schnellladegerät verwendet:

  • moderate Laderaten sollten bevorzugt werden
  • Ultra-Schnelles Laden lädt die Batterie nur teilweise auf, die Komplettaufladung erfolgt mit niedriger Ladespannung
  • Fast Charging nicht bei sehr kalten oder heißen Umgebungstemperaturen anwenden

 

Ausblick

In der Elektromobilbranche ist die Schnellladefunktion unabdingbar, denn Zeit ist Geld und dies gilt auch für die Automobilbranche. Ein Benzinfahrzeug lässt sich innerhalb von wenigen Minuten auftanken, weshalb also sollte jemand nun ein Elektrofahrzeug kaufen, um mehrere Stunden an der Ladestation hängen zu müssen?

Lange Ladezeiten wären ein KO-Kriterium für elektrische Fahrzeuge und auch als Smartphone Besitzer möchte ich ungern mehrere Stunden warten müssen, ehe mein Smartphone wieder einsatzbereit ist. Zurzeit macht die Batterieindustrie nur kleine Fortschritte und die Batteriekapazität hat sich in all den Jahren kaum mehr als verdoppelt. Mit zunehmender Bedeutung von Mobilität und Flexibilität, wird sich auf die Nachfrage an Batterien und Akkus stark erhöhen. Des Weiteren ist der Bau der GigaFactory ein guter Schritt nach vorne, denn mit den Skaleneffekten in der Gigafactory, könnte es möglich sein die Batteriekosten zu senken und foglich könnten Innovationen in der Batterietechnik weiter vorangetrieben werden.

 

Neue Batterietechnologie: Samsung Graphene Akku

Eine weitere sehr interessante Nachricht kam aus dem Samsung Lager und zwar haben die Ingeneure aus dem Forschungslabor SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology) und dem Samsung SDI ein einer neuartigen Batterietechnologie gearbeitet und zwar handelt es sich dabei um eine Batterie aus dem Material “Graphen”. Man stelle sich vor, dass übliches Material dreidimensional ist, wobei es sich hingegen bei Graphen um ein zweidimensionales Material handelt. Zum Beispiel kann Hitze durch ein zweidimensionales Material schneller entweichen, als bei herkömmlichen Materialien.

Graphen

Lithium-Ion Batterien scheinen an die Grenzen des Möglichen zu kommen und auch viele unermüdliche Forschungen haben bis heute zu keiner signifikanten Steigerungen der Batteriekapazität geführt. Eine Batterie aus Graphen-Kugeln könnte laut Samsung innerhalb von 12 Minuten vollständig aufgeladen werden und ist zudem bei hohen Temperaturen von 60°C stabil, was besonders in der Elektromobilbranche wichtig ist. Es war den Forschern auch möglich, dass Material in einem Herstellungsprozess in höheren Mengen zu reproduzieren. Wir sollten diese technologische Entwicklung besonders im Auge behalten, denn eine Batterie welche bei besonders hohen Ladespannungen und -stärken beständig bleibt, ist das was der Markt händeringend sucht.

2 Gedanken zu „Wie funktioniert die Schnellladefunktion? Ist es schädlich für die Batterie?

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.