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Ampera Entwicklung Mobilität Technik

Energie aus der Kaffeepackung

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Horst Mettlach mit einer Batterie-Zelle

Die Batterie gehört zu den gefragtesten Komponenten des Ampera – auch hier im Blog. Wir wollten Aufklärungsarbeit leisten. Dabei half uns Horst Mettlach, Technical Integration Engineer Rechargeable Energy Storage Systems, auf Deutsch: Experte für wiederaufladbare Energiespeicher-Systeme.

Warum ist es so schwer, eine gute Batterie für Elektroautos zu entwickeln?

Die Batterie muss ausreichend Kapazität, Leistung, Qualität und Dauerhaltbarkeit gewährleisten. Und sie muss natürlich unseren Sicherheitsstandards genügen – ohne Kompromisse. Die Herausforderung für die Integration ins Auto liegt vor allem im Volumen und im Gewicht des Energiespeichers. Im Vergleich zu einem Dieseltank hat eine Lithium-Ionen-Batterie für denselben Energiegehalt die rund 100-fache Masse. Allerdings hilft der viel bessere Wirkungsgrad des Elektroantriebes. Trotzdem benötigt man für eine heutzutage gängige und gewünschte Reichweite von 500 Kilometern nach aktuellem Stand der Technik ein Batterie-System mit einem Gewicht von ca. 830 Kilogramm und ca. 670 Litern Volumen – eindeutig zu viel für einen Pkw. Beim Ampera setzen wir auf die Lithium-Ionen-Technologie, die sich momentan am besten als Stromspeicher eignet. Auch mittelfristig sehen wir keine Alternative hierzu, wobei natürlich kontinuierlich Verbesserungen möglich sind. Das Gewichtsproblem lösen wir elegant mit dem Range-Extender: Auf diese Weise genügt eine „nur“ 198 Kilogramm schwere und 16 kWh fassende Batterie. An der Vorausentwicklung war unser Entwicklungszentrum für alternative Antriebe in Mainz-Kastel maßgeblich beteiligt.

Lithium-Ionen-Batterie im AmperaWie funktioniert die Ampera-Batterie und wie ist sie aufgebaut?

Die T-förmige Batterie im Ampera ist aus 288 Zellen zusammengesetzt. Die Zellen – etwas größer als ein DIN-A5 Blatt und nur wenige Millimeter dick – sind elektrisch miteinander verschaltet (3 parallel, 96 in Reihe). Das Innenleben besteht aus einer manganbasierten Kathode (positiv geladen) und einer Graphit-Anode (negativ geladen), die durch einen sicherheitsverstärkten Separator getrennt sind. Die chemischen Vorgänge im Zelleninneren bezeichnen wir als Lithium-Ionen-Shuttle – die Ionen fließen während des Ladens von der Kathode in die Anode und während des Entladens wieder zurück. Die Zellen stecken in so genannten Pouches, (polymerbeschichtete Aluminiumgehäuse), die wir auch „coffee bag“ nennen, weil sie eine gewisse optische Ähnlichkeit mit vakuumverpacktem Kaffee haben.

Batterien sind temperaturempfindlich. Wie wird das im Ampera geregelt?

Die Batterie muss immer in einem bestimmten Temperaturbereich betrieben werden. Kälte drosselt die chemischen Reaktionen und mindert so die Leistungsfähigkeit. Hitze reduziert die Lebenszeit des Akkus. Wir sind stolz darauf, dass wir mit unserer flüssiggekühlten und –beheizten Batterie einen Weg gefunden haben, der Leistungsfähigkeit und Dauerhaltbarkeit garantiert. Die Systemregelung kümmert sich permanent und in Echtzeit um das ideale Betriebsklima. So pariert die Batterie Umgebungstemperaturen von -25°C bis +50°C und der Ampera bleibt stets einsatzfähig. Der Langlebigkeit kommt zugute, dass wir immer nur einen Teil der Kapazität entnehmen – etwas über die Hälfte der Bruttokapazität. Das ist mit ein Grund, warum wir auf die Batterie eine Garantie von acht Jahren oder 160.000 Kilometern gewähren können.