So ruinieren Sie die Batterie Ihres NMC-Elektrofahrzeugs

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In ein alter Trainingsfilm aus dem Zweiten Weltkrieg, versuchte das US-Militär, Marinesoldaten und Soldaten beizubringen, wie man im Kampf gegen das kaiserliche Japan nicht getötet wird. Anstatt ihnen zu sagen, was sie tun sollen, nutzen sie die Technik eines gefangenen japanischen Kämpfers, um zu erklären, warum Menschen getötet werden. Natürlich möchte niemand lernen, sich große Probleme zu bereiten, aber wenn man weiß, wie schlimme Dinge passieren, kann man sie vermeiden.

Es war also cool zu sehen, wie Jason auf dem YouTube-Kanal „Engineering Explained“ diesen Ansatz mit EV-Batterien verfolgte: (Artikel wird nach dem eingebetteten Video fortgesetzt)

Im Video erklärt Jason drei sehr häufige Fehler, die nicht nur den Besitz eines Elektrofahrzeugs unbestreitbar verschlechtern, sondern auch dazu führen, dass sich die Lebensdauer des Fahrzeugs erheblich verkürzt. Das ist eine große Sache, denn ein vorzeitiger Austausch der Batterie eines Elektrofahrzeugs kann die Kostenvorteile, die der Besitz eines Elektrofahrzeugs mit sich bringt, zunichtemachen.

Aber in der üblichen Technik-Explained-Praxis macht er nicht einfach das, was ich tue, und sagt Ihnen, was Sie tun und was Sie nicht tun sollten. Er geht viel tiefer und erklärt bis auf die mikroskopische Ebene, warum manche Dinge für NMC-Batterien schrecklich sind (und nicht unbedingt für LiFePO4- oder „LFP“-Batterien, die auf atomarer Ebene anders funktionieren).

Er beginnt mit drei Hauptregeln, die Eigentümer befolgen sollten:

• Lagern Sie die Autobatterie nicht mit 100 % Ladung, insbesondere wenn es draußen heiß ist
• Warten Sie mit dem Aufladen des Akkus nicht, bis er fast leer ist.
• Laden Sie nicht regelmäßig auf 100 % auf

Warum nicht? Warum sollten wir nicht zu 100 % abrechnen?

Elektrofahrzeuge haben im Vergleich zu Benzinautos im Allgemeinen bereits eine begrenzte Reichweite, daher ist es bequemer, sie zu 100 % aufzuladen, nicht wahr?

Eine Lagerung bei 100 % ist schlecht, da alle Probleme, die zur Alterung von Batteriezellen führen, bei Hitze und höheren Spannungen schneller auftreten. Wir müssen bedenken, dass chemische Reaktionen (die in einer wiederaufladbaren Batterie ablaufen) mit mehr Energie schneller ablaufen. Es hilft also sehr, das Energieniveau in den Zellen niedriger zu halten.

Ein wesentlicher Faktor für den Abbau ist die sogenannte Solid Electrolyte Interface Formation oder SEI/CEI-Bildung. (das C steht für Kathode). In beiden Fällen handelt es sich um eine Ansammlung von Originalpartikeln auf der Oberfläche der Batterie. Beim ersten Laden der Batterie gehen auf Anhieb etwa 10 % des theoretischen Energiespeichers verloren, aber die Batteriefabrik und die Fahrzeughersteller wissen, dass dies passieren wird, und geben die Energiespeicherkapazität bekannt, die die Zellen nach dem ersten Laden haben werden. Sie sind sich dieses Problems also nie bewusst.

Aber das Wachstum setzt sich mit der Zeit fort, wenn auch nicht annähernd so schnell wie beim ersten Aufladen. Diese Ablagerungen stören und entfernen auch nützliche Chemikalien und Materialien in der Batterie, wodurch die Speicher- und Energiekapazität der Batterie mit der Zeit langsam abnimmt. Studien und echte Erfahrungen von Elektrofahrzeugfahrern zeigen uns, dass die Lagerung der Zellen bei 100 % Ladung bei Temperaturen von 50 °C in etwas mehr als sechs Monaten zu einem Verlust der Energiespeicherung von 40 % führt.

Für eine Langzeitlagerung (Wochen bis Monate) ist es am besten, ein NMC-Auto bei 30 % SOC zu lagern. Wenn Sie also eine lange Reise von zu Hause aus unternehmen, achten Sie darauf, den Ladezustand niedrig zu halten, bis Sie zurückkommen. Aber bei kalten Temperaturen müssen Sie sich darüber wirklich keine Sorgen machen.

Warum wir den Akku vor dem Laden nicht entladen sollten

Bei älteren wiederaufladbaren Batterietypen würde es zu „Speicherproblemen“ kommen, wenn man sie vor dem Aufladen nicht vollständig entladen hätte. Bei neueren NMC-Designs ist dies jedoch nicht der Fall. Es ist eigentlich eine schlechte Idee, sie fast vollständig herunterzufahren oder sie sogar mehr herunterzufahren, als nötig ist, um an ein Ziel zu gelangen. Es ist besser, diese „Entladetiefe“ auf das erforderliche Maß zu reduzieren, indem Sie zum Beispiel für den täglichen Weg zur Arbeit von 80 % auf 60 % aufladen und dann wieder auf 80 % aufladen.

Warum? Denn Untersuchungen zeigen, dass eine Reihe kleiner Ladevorgänge besser für den Akku sind als eine Reihe intensiver Aufladungen. Dies liegt daran, dass die Partikel der Kathode aus kleinen Kristalliten bestehen, die die Hin- und Herbewegung des Lithiums ermöglichen. Die Kristallstrukturen schrumpfen und dehnen sich in verschiedene Richtungen aus, wenn das Lithium ein- und ausströmt. Genau wie bei einem spröden Stück Metall gilt: Je mehr sich diese kristallinen Strukturen ausdehnen und zusammenziehen, dehnen und biegen, desto häufiger treten Risse und Brüche auf, wodurch mehr Oberfläche für Ablagerungen entsteht.

Wenn Sie also weniger entladen, werden die Lithiumkristalle weniger belastet und beschädigt, Kapitän! Am besten nach jeder Fahrt einstecken und höchstens ein Viertel der Batterie verbrauchen.

100 %ige Vermeidung ist der Schlüssel

Autohersteller wollen dieses Problem umgehen, indem sie statt vieler kleiner Kristalle einzelne Kristallpartikel verwenden, die leichter aufplatzen und eine Oberfläche für Ablagerungen bieten. Eine andere Möglichkeit, Probleme zu vermeiden, besteht darin, mehr Nickel in der Mischung zu verwenden. Allerdings erfolgt die Ausdehnung der Kristalle bei 100 % stärker und auch bei kleineren Kristallstrukturen kann Sauerstoff aus den Batteriezellen entweichen.

Wenn Sie also keinen LifePO4 (LFP)-Akku haben, sollten Sie ihn am besten zu 100 % meiden. Die beste Empfehlung liegt bei 75 %, um ein gutes Gleichgewicht zwischen Reichweite und Langlebigkeit zu gewährleisten. Dies ist jedoch schwierig, wenn Sie nicht jede Nacht die Möglichkeit haben, das Gerät anzuschließen.

Wenn Sie alle diese drei Dinge vermeiden können, verfügen Sie wahrscheinlich über eine Batterie, die länger hält als das gesamte Fahrzeug. Aber tun Sie, was Sie können, auch wenn Sie es nicht perfekt hinbekommen. Selbst eine missbrauchte Batterie (vorausgesetzt, es handelt sich um ein anständiges Fahrzeug mit Flüssigkeitskühlung) wird wahrscheinlich noch lange halten.

Was ist mit Schnellladen?

Viele Menschen machen sich Sorgen über den Stress des Gleichstrom-Schnellladens bei Elektrofahrzeugen. In den meisten Fällen empfehlen Experten, sich darüber keine Sorgen mehr zu machen. Fahrzeuge neigen dazu, den Energiefluss zu kontrollieren und versuchen, Dinge zu vermeiden, die zu einer Verschlechterung führen. Das wird mit der Zeit noch besser.

Bedenken Sie jedoch, dass der Ladevorgang über 80 % deutlich langsamer wird. Daher ist es am besten, eine vollständige Aufladung zu vermeiden, es sei denn, Sie benötigen tatsächlich die Reichweite, um irgendwohin zu gelangen. Dies trägt nicht nur zu einer längeren Lebensdauer des Fahrzeugs bei, sondern kann Ihnen auch auf Straßenfahrten viel Zeit sparen.

Ausgewähltes Bild des US-Verteidigungsministeriums (Public Domain).