Akkus für Elektroautos

Einer der wichtigsten Faktoren, der die Leistung und Zuverlässigkeit von Elektroautos bestimmt, ist der verwendete Akkutyp. Zwei der häufigsten Akkutypen, die in Elektroautos eingesetzt werden, sind NMC- und LFP-Akkus.

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NMC-Akkus

NMC-Akkus, auch als Nickel-Mangan-Cobalt-Akkus bekannt, sind Lithium-Ionen-Akkus, die Nickel, Mangan und Kobalt als Kathodenmaterial verwenden. Die Anode besteht in der Regel aus Graphit. NMC-Akkus haben eine hohe Energiedichte und sind daher für den Einsatz in Elektroautos mit großer Reichweite geeignet. Sie haben jedoch auch einige Nachteile, z. B. eine geringere Lebensdauer als andere Akkutypen und sie sind anfälliger für thermische Ausfälle. NMC-Akkus sind etablierte und bewährte Technologie und werden in den meisten aktuell hergestellten Elektroautos verwendet.

LFP-Akkus

LFP-Akkus, auch als Lithium-Eisenphosphat-Akkus bekannt, sind ebenfalls Lithium-Ionen-Akkus, die aber als Kathodenmaterial Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄) verwenden. LFP-Akkus enthalten insbesondere kein Kobalt, dessen Gewinnung als problematisch gilt. Die Anode besteht wie bei NMC-Akkus auch aus Graphit.
Im Vergleich zu NMC-Akkus haben LFP-Akkus eine niedrigere Energiedichte und benötigen daher für gleiche Kapazität mehr Platz – oder bieten bei gleichem Platz weniger Kapazität. Sie sind daher weniger geeignet für Autos mit hoher Reichweite. Einer der Hauptvorteile von LFP-Akkus ist jedoch, dass sie eine längere Lebensdauer haben und weniger anfällig für thermische Ausfälle sind.

Ladegeschwindigkeit

Die erzielbare Ladegeschwindigkeit ist ein wichtiger Faktor für die Auswahl eines Elektroautos. NMC-Akkus haben in der Regel eine höhere Ladegeschwindigkeit als LFP-Akkus, was bedeutet, dass sie schneller aufgeladen werden können. Dies kann insbesondere für Autos, die häufig lange Fahrstrecken zurücklegen, von Vorteil sein.
LFP-Akkus haben im Vergleich zu anderen Akkutypen eine geringere Ladeleistung bei niedrigen Temperaturen. Die Ladeleistung im Winter kann allerdings durch ein spezielles Thermomanagement (Akkuheizung) verbessert werden.

Kosten

Ein weiterer wichtiger Faktor zur Auswahl des Akkutyps für ein Elektroauto ist der Preis. NMC-Akkus sind in der Regel teurer als LFP-Akkus, da sie aus hochwertigeren bzw. selteneren Materialien hergestellt werden. Elektroautos mit LFP-Akkus können kostengünstiger produziert werden und sind dadurch preiswerter.

Beispiele für Elektroautos mit LFP-Akku

Aktuell (Januar 2023) sind in Deutschland z. B. folgende E-Autos (auch) mit LFP-Akku erhältlich:

• Tesla Model 3
• Tesla Model Y
• MG5 Electric
• MG4 Electric

Sonstige Akkutypen

Neben NMC und LFP werden (eher selten) folgende Akkutypen in Elektroautos verwendet:

• Lithium-Titanat (LTO): Diese Akkutypen verwenden Lithium-Titanat (Li₄Ti₅O₁₂) als Kathodenmaterial und haben eine hohe Ladegeschwindigkeit und eine lange Lebensdauer. Sie eignen sich jedoch weniger für den Einsatz in Elektroautos mit hoher Reichweite, da sie eine geringere Energiedichte als andere Akkutypen haben.
• Nickel-Cobalt-Aluminium (NCA): Diese Akkutypen verwenden Nickel, Kobalt und Aluminium als Kathodenmaterial und haben eine hohe Energiedichte. Sie sind jedoch thermisch anfällig und haben eine geringere Lebensdauer als andere Akkutypen.
• Lithium-Polymer: Diese Akkutypen verwenden Lithium-Polymer als Kathodenmaterial und haben eine geringe Energiedichte, aber eine lange Lebensdauer. Sie sind jedoch teuer in der Herstellung und weniger leistungsfähig als andere Akkutypen.

Ausblick: Natrium-Ionen-Akkus

Natrium-Ionen-Akkus sind eine Art von Lithium-Ionen-Akkus, die Natrium statt Lithium als Kathodenmaterial verwenden. Sie haben einige ähnliche Eigenschaften wie Lithium-Ionen-Akkus, wie z. B. eine hohe Energiedichte und eine lange Lebensdauer, aber es gibt auch einige wichtige Unterschiede.

Ein Vorteil von Natrium-Ionen-Akkus ist, dass Natrium ein weit verbreitetes und preiswertes Element ist. Dadurch sind Natrium-Ionen-Akkus in der Regel kostengünstiger herzustellen als Lithium-Ionen-Akkus. Sie haben auch eine höhere Energiedichte als LFP-Akkus, wodurch sie für den Einsatz in Elektroautos mit hoher Reichweite geeigneter sind.

Ein Nachteil von Natrium-Ionen-Akkus ist, dass sie eine geringere Leistung als Lithium-Ionen-Akkus haben und schneller altern. Sie sind auch empfindlicher gegenüber hohen Temperaturen und haben eine geringere Sicherheit als Lithium-Ionen-Akkus.

Insgesamt sind Natrium-Ionen-Akkus eine vielversprechende Technologie, die jedoch noch weiterentwickelt werden muss, bevor sie breitere Anwendung finden kann. Sie könnten eine Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus werden, insbesondere für Anwendungen, bei denen ein kostengünstiger Akku mit hoher Energiedichte erforderlich ist, wie bei Elektroautos.

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Dieser Artikel wurde mit Input von und im Dialog mit ChatGPT erstellt und anschließend redaktionell überarbeitet und vervollständigt.

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