Wie warm darf eine Batterie beim Laden werden?

In den ersten Wintertagen sieht man gefühlt am meisten Pannendienstfahrzeuge. Der Grund: Viele Autos starten nicht, die Batterien sind entladen. Heißt das, dass es die niedrigen Temperaturen sind, die die Starterbatterien im Auto schnell entladen? Nein. Tatsächlich ist sommerliche Hitze viel schlechter für den Akku und dessen Leistung als der Winter. 

Selbstentladung

Der Grund ist einfach: Extreme Temperaturen sind für Autobatterien besonders schädlich, da bei hohen Temperaturen die elektrochemischen Reaktionen im Inneren der Batterie schneller ablaufen und das Phänomen der Selbstentladung beschleunigt wird. Der Ladezustand (die Kapazität) der Batterie nimmt dadurch kontinuierlich ab. Und schneller als bei niedrigeren Temperaturen. Der Akku kann einen langfristigen Schaden nehmen. Aus diesem Grund wird bei der Fahrzeugentwicklung die Position der Starterbatterie auch danach gewählt, wo sie am besten vor Hitze bzw. extremen Temperaturen geschützt ist. Eine Autobatterie neben einem Abgaskrümmer würde keinen Sinn machen und die Lebensdauer des Akkus stark beeinträchtigen. Als Faustformel gilt: pro 10 Grad Celsius Temperaturanstieg kommt es zu einer Verdoppelung der Selbstentladungsrate. Deswegen empfehlen Experten: Ist eine Batterie einer Temperatur von mehr als 20 Grad Celsius ausgesetzt, sollte sie regelmäßig nachgeladen werden. Im schlimmsten Fall droht eine so genannte Gitterkorrosion. Dabei verringert sich das leitfähige Material in der Batterie, der Innenwiderstand steigt, die Startleistung verringert sich. Bis die Batterie das Auto nicht mehr anstarten kann. Wurde die Akkukapazität einmal durch Hitze bzw. extrem hohe Temperaturen zur Tiefentladung gebracht, lässt sich diese nicht mehr gänzlich herstellen. Die Autobatterie ist danach dauerhaft beschädigt, der Schaden ist irreparabel.

Vorsorge gegen leere Starterbatterien

Im Winter brauchen die Autos zum Starten mehr Energie von den Batterien. Da diese über den Sommer - und die heißen Tage - kontinuierlich ihre Kapazität abgebaut haben, muss der Pannendienst ausrücken. Die Starterbatterie hat nicht mehr genug Energie, um das Fahrzeug zu starten. Um dem entgegen zu wirken, gibt es ein paar nützliche Tipps vom Profi: 

• Autos im Sommer oder an heißen Tagen nicht unmittelbar in der prallen Sonne parken. Das schont nicht nur den Lack und Kunststoffteile, sondern vor allem die Starterbatterie.
• Regelmäßiges Fahren des Autos sorgt dafür, dass die Batterie wieder aufgeladen wird. Aber bitte keine Kurzstrecken (Stadtverkehr). Um den Stromverbrauch beim Starten wieder in die Batterie laden zu können, sollten mindestens 10-12 Kilometer zurückgelegt werden.
• Bei Autos mit Start-Stopp-Automatik kann es hilfreich sein, die Funktion - sofern möglich - auf den ersten 10-12 Kilometer bzw. bei Kurzstreckenfahrten zu deaktivieren, damit die Batterie durchgängig geladen werden kann.
• Bei Servicearbeiten am Fahrzeug sollte das Auto immer an einer externen Stromversorgung hängen, um die Ladekapazitäten zu schonen bzw. die Batterie während der Arbeiten sogar zu laden.
• Bei Zweitfahrzeugen oder im Saisonbetrieb sollte die Starterbatterie mit entsprechenden Batterie-Ladegeräten alle zwei Monate geladen werden. Auch eine Tiefentladung durch zu lange Standzeiten kann die Batterie nachhaltig schädigen. Expertentipp: Bei längerer Nichtbenutzung des Fahrzeugs (z.B. Cabrios im Winter) die Batterie abklemmen oder mit einem speziellen Schalter das Fahrzeug stromlos schalten.
• Batterie sauber halten und bei Bleibatterien mit Zellzugang den Elekrolytstand in jeder Zelle kontrollieren. Ist der Elektrolytstand zu gering (Verdunstung), einfach mit destilliertem Wasser wieder auffüllen. 
• Sollte die Spannung der Batterie sehr rasch fallen - obwohl der Akku erst kürzlich geladen wurde - kann entweder die Autobatterie bereits defekt sein oder im Fahrzeug fließt Strom. Dann empfiehlt sich ein rascher Besuch beim Profi, der Kriechstrom oder eine defekte Starterbatterie mit den passenden Geräten schnell ausmachen kann.

Auf die Spannung kommt es an

Autobatterien sollten eine Spannung von 12,7 Volt und mehr haben, wenn die Zündung aus und gfvdas Fahrzeug nicht in Betrieb ist. Liegt deren Spannung unter 12,5 Volt, hat der Akku bereits begonnen sich selbst zu entladen. Eine Erhaltungsladung ist dringend empfohlen - am besten mit einem Batterieladegerät. Oder einfach mal wieder eine längere Strecke fahren. Die Spannung lässt sich einfach mit einem Spannungsmessgerät messen oder mit einem professionellen Batterie-Prüfwerkzeug. 

Nicht nur die Winter werden milder, vor allem die Sommer werden von Jahr zu Jahr im Durchschnitt immer heißer. Dies hat nicht nur Auswirkungen auf die Flora und Fauna, sondern kann sich auch auf E-Autos auswirken – speziell auf deren Lithium-Ionen-Akkus.

Sollten diese Akkus sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sein, können in der Energiezelle Schäden entstehen. Es ist zum Beispiel möglich, dass die chemischen Verbindungen innerhalb der Lithium-Ionen-Batterie sich auflösen. Dies kann zu durchaus irreparablen Schäden führen. Aber keine Angst – man kann durch einfache Tipps und Tricks das Leben eines Akkus verlängern. Speziell im Sommer ist es zum Beispiel wichtig, das E-Auto möglichst an einem schattigen Platz zu parken.

Was ist die ideale Temperatur des Akkus eines Elektrofahrzeuges?

Die chemischen Elemente in einem Lithium-Ionen-Akku für E-Autos sind das namensgebende Lithium, entweder Nickel oder Kobalt, dazu Graphit, Kupfer sowie Aluminium. Dieses Gemisch chemischer Komponenten hat einen sogenannten Sweet Spot. Dieser Punkt markiert die physikalischen Begleitumstände, an denen der Akku seine optimale Leistung bringen kann.

Bei zu niedrigen Temperaturen kann die Leistung stark fallen, bei zu heißen können sich wie gesagt auf einer atomaren Ebene die Verbindungen der Moleküle auflösen. Es entstehen Schäden an der Batterie und die Leistung sinkt ebenso.

Um den besten Wirkungsgrad zu erzielen, sollte man einen Lithium-Ionen-Akku zwischen den Temperaturen 20 und 40 Grad Celsius arbeiten lassen. Dies ist auch der Grund, warum man speziell im Winter oder auch an besonders kalten Herbst- oder Frühlingstagen bei einigen E-Autos den eingebauten Akku vor dem Fahrtantritt vorwärmen sollte. So wird neben dem Wirkungsgrad auch die Lebensdauer des Akkus beträchtlich verlängert. Hersteller wie Tesla kühlen im Sommer die Akkus durch die Klimaanlage und einen Wärmetauscher mit Kühlflüssigkeit. Bei den Akkus in einem Tesla liegt die Maximaltemperatur im täglichen Einsatz bei rund 55 Grad Celsius. Was sich hoch anhört, wird aber durchaus nicht selten durch die Kombination hoher Außentemperaturen, Schnellladevorgängen sowie einer sportlichen Fahrweise erreicht.

Hohe Temperaturen senken die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus

Die meisten Hersteller von Lithium-Ionen-Zellen für E-Autos wissen – sinkt die Akkutemperatur, sinkt die Reichweite. Steigt die Akkutemperatur, sinkt die Lebensdauer des Akkus. Laut der Frankfurt University of Applied Science sind Thermomanagement-Systeme eine Lösung. Diese sind in der Lage, den Akku sowohl zu kühlen als auch zu wärmen.

Um das Sinken oder Steigen der Temperatur innerhalb eines Akkus im E-Auto in eines der beiden Extreme zu verhindern, raten immer mehr Experten zur Verwendung der besagten Thermomanagement-Systeme.

Dieses System sorgt in Elektrofahrzeugen dafür, die Temperatur im Energiespeicher im optimalen Temperaturfenster zu halten. Sicherheitskritisch wird es temperaturtechnisch bei Lithium-Ionen-Akkus aber in der Realität erst ab rund 130 Grad Celsius. Ab dieser Temperatur können chemische Reaktionen Brände oder Kurzschlüsse auslösen. Während der Fahrt sorgt das mittlerweile schon vielfach eingebaute Thermomanagement-System dafür, dass die Temperatur im energieeffizienten Fenster bleibt. Man sollte sich beim Kauf eines E-Autos auch darüber informieren, bei welchen Fahrzeugen das System auch im geparkten Zustand arbeitet und damit die Nutzungsdauer des Akkus verlängert.

Ursachen von Bränden bei E-Autos

Kurz gesagt können unter bestimmten Umständen bei Elektroautos in der Regel drei Ereignisse zu einem Brand führen – erstens ein Unfall, zweitens fehlerhafte Batteriezellen und drittens Fehler in der Elektronik oder der Software. Zumindest gegen die beiden letzten Punkte kann man selbsttätig durch kurze Wartungsintervalle und regelmäßige Software-Checks etwas unternehmen. Wie die Feuerwehr übrigens Elektroautos löscht, dass lesen Sie hier!

Tipps für Besitzer von E-Autos an heißen Tagen

Wer sein E-Auto, speziell den Akku, vor der Überhitzung schützen will, kann sich an fünf einfach Tipps halten.

1. Man sollte nicht zu häufig rasch beschleunigen. Dies ist gerade bei hohen Temperaturen schädlich, da die integrierte Kühlung oder auch das Thermomanagement-System nicht in der kurzen Zeit eingreifen kann.
2. Sollten dauerhaft Außentemperaturen von 40 Grad Celsius und höher überschritten werden, kann es sein, dass ein vollgeladener Akku 35 % seiner Leistung verliert. Der Tipp hier, man sollte bei solch hohen Temperaturen den Akkustand bei 50 % lassen. Dies erhöht die Lebensdauer.
3. Um die Lebensdauer zusätzlich nicht zu gefährden, sollte man ein E-Auto bei sehr warmen Witterungsbedingungen langsamer laden.
4. Wie dem Menschen geht es auch den E-Autos, und besonders den Akkus darin, im Sommer im Schatten besser. Die geringeren Außentemperaturen sorgen für Kühle in der Batterie. Auch der kältere Boden sorgt für eine Entlastung der Batterie.
5. Man sollte darauf achten, ob der Akku im eigenen E-Auto luft- oder flüssigkeitsgekühlt ist. Luftgekühlte Akkumulatoren sind anfälliger gegenüber höheren Temperaturen. Elektrofahrzeuge wie zum Beispiel der Hyundai Ioniqs sollten daher im Schatten geparkt werden.

Wie Sie hingegen mit Ihrem E-Auto am besten durch den Winter kommen, dass lesen Sie hier!

Stefan Köstlinger ist Kommunikationswissenschaftler, ehemaliger Journalist und selbstständiger Texter mit seiner K & K Schreibwerkstatt. E-Mobilität hat ihn schon immer fasziniert – angefangen vom ersten ferngesteuerten Auto bis heute und der Möglichkeit, verbrennungsmotorfrei zu leben.  — www.kuk-schreibwerkstatt.com

12. August 2020

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