Die 5 Arten von EV-Batterien — und die Vor- und Nachteile jeder einzelnen

Von eleganten Limousinen bis hin zu leistungsstarken SUVs verändern Elektrofahrzeuge, wie wir reisen. Im Herzen eines jeden Elektrofahrzeugs liegt die Batterie — das Kraftwerk, das die benötigte Energie speichert und liefert. So wie es wichtig ist, den Motor zu verstehen, wenn man ein Benzinauto besitzt, ist es für Elektrofahrzeugbesitzer und diejenigen, die überlegen, umzusteigen, wichtig, die Batterietechnologie zu verstehen.

Die Batterie macht typischerweise etwa 40% der Kosten eines Elektrofahrzeugs, aus, daher ist es wichtig, zu wissen, wofür man bezahlt und warum einige Batterien besser sind als andere.

Frühe Elektrofahrzeugbatterien hatten eine Reihe von Problemen, und einige dieser Mängel bestehen weiterhin, was das Rennen nach besseren Alternativen antreibt. Kurze Reichweiten sind für viele Fahrer unpraktisch, was die Suche nach Lösungen mit höherer Energiedichte gefördert hat. Langsames Laden ist ein weiteres wichtiges Anliegen der Verbraucher, daher ist die Beschleunigung des Ladens entscheidend für die Erhöhung der Akzeptanz von Elektrofahrzeugen. Weitere wichtige Prioritäten sind die Verlängerung der Batterielebensdauer und die Verbesserung der Sicherheit, um Überhitzung und Brände zu verhindern. Obendrein sind die in Batterien verwendeten seltenen Materialien — wie Lithium, Kobalt und Nickel — nicht gleichmäßig auf der Welt verteilt. Sorgen über Rohstoffknappheit, die Umweltauswirkungen des Bergbaus und geopolitische Risiken treiben die Suche nach alternativen Materialien an.

Die Forschung zur Bewältigung dieser und anderer Probleme hat zur Entwicklung neuer Batterietechnologien geführt, jede mit ihren eigenen einzigartigen Vorteilen und Nachteilen. Hier ist eine Übersicht über die verschiedenen Arten von Elektrofahrzeugbatterien, die jetzt verfügbar oder in der Entwicklung sind.

Tennen-Gas | Wikimedia Commons

Lithium-Ionen (Li-Ion) Batterien sind die Arbeitstiere der EV-Welt. Sie nutzen Lithium-Ionen zur Energieübertragung zwischen den positiven und negativen Elektroden durch ein flüssiges Elektrolyt. Dieser Batterietyp hat eine hohe Energiedichte und eine lange Lebensdauer, lädt jedoch typischerweise langsam. Neue, dünne Elektrodenversionen können in weniger als 15 Minuten aufgeladen werden, sind aber doppelt so teuer wie herkömmliche dicke Elektrodenbatterien. Sie finden Li-Ionen-Batterien in den meisten heute auf der Straße fahrenden EVs, von Tesla $TSLA bis Nissan und darüber hinaus.

J Dean | Unsplash

Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) Batterien sind eine Art von Li-Ion Batterien, die Eisenphosphat als Kathode verwenden. Da sie kein Kobalt oder Nickel verwenden, gelten LFP-Batterien allgemein als nachhaltigere Option. Sie funktionieren auch bei niedrigeren Temperaturen deutlich besser. Studien zeigen außergewöhnliche Stabilität bei Temperaturen, die typischerweise langsamere chemische Reaktionen verursachen In anderen Batterietypen. Obwohl sie eine geringere Energiedichte aufweisen, übernimmt Tesla $TSLA LFP-Batterien für ihre Standard-Modelle, und diese Batterien gewinnen an Beliebtheit, insbesondere in China.

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Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) verwenden eine Wasserstoff-absorbierende Legierung für die negative Elektrode und Nickelhydroxid für die positive Elektrode. Sie haben eine gute Sicherheitsbilanz sowie bessere Langzeitleistung und niedrigere Anschaffungskosten als andere Batterietypen. Sie sind auch unempfindlicher gegenüber Staub und Schmutz, aber im Vergleich zu Li-Ionen-Batterien sind sie normalerweise weniger energiedicht und empfindlicher gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen. Während sie in reinen EVs weniger üblich sind, werden NiMH-Batterien immer noch in Hybridfahrzeugen wie dem Toyota $TM Prius verwendet.

Mario Roberto Durán Ortiz | Wikimedia Commons

Festkörperbatterien verwenden ein Kunststoffpolymer anstelle von flüssigen Elektrolyten. Dies ermöglicht potenziell eine höhere Energiedichte, verbesserte Sicherheit, da die Batterie weniger entzündlich ist, und schnellere Ladezeiten. Neueste Entwicklungen bei der Herstellung von Sulfid-Festkörperelektrolyt-Membranen zeigen, dass sie so leitfähig wie die flüssigen Elektrolyten an anderer Stelle verwendet werden. Obwohl die Herstellungskosten eine Hürde darstellen, glauben viele Experten, dass Festkörperbatterien in naher Zukunft eine bahnbrechende Entwicklung für die EV-Industrie darstellen werden.

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Natrium-Ionen-Batterien tauchen als vielversprechende Alternative zu Li-Ionen auf. Natrium ist viel reichlicher und günstiger als Lithium, was diese Energiespeicher potenziell nachhaltiger und erschwinglicher macht. Sie funktionieren auch bei Temperaturen unter Null, was ein großer Vorteil ist. Allerdings ist Natrium etwa dreimal so schwer wie Lithium, was kürzere Fahrstrecken bedeuten würde. Wenn die Herausforderungen jedoch überwunden werden können, könnten Natrium-Ionen-Batterien eine beliebte Wahl für diejenigen werden, die nicht regelmäßig lange Strecken zurücklegen.