Wer elektrisch schnell vorankommen will, und das vor allem auf längeren Strecken, der braucht keinen Bleifuß. Der braucht das richtige Auto mit dem richtigen Akku und noch viel wichtiger: die richtige Lade-Strategie. So viel können wir schonmal verraten: Die maximale Ladeleistung ist dabei gar nicht so entscheidend. Um zu verstehen, was bei einem Ladevorgang passiert, müssen wir allerdings klein anfangen – in den Zellen.
Die Batteriezellen
In den Zellen befinden sich, durch einen Separator getrennt, Anode und Kathode. Die Zellchemie lassen wir jetzt mal außen vor, um es nicht zu kompliziert zu machen. Ein Ladevorgang ist im Prinzip nämlich nichts anderes, als eine Lithium-Ionen-Übertragung von Kathode zu Anode. Und deshalb – jetzt kommen wir zur alltagsrelevanten Information – können größere Akkus schneller geladen werden. Ganz einfach, weil sie mehr Batteriezellen beinhalten und somit mehr Ionen gleichzeitig übertragen werden können. Ladeleistung und -geschwindigkeit steigen also mit der Anzahl der Zellen, beziehungsweise der Akku-Größe.
Dieses Verhältnis aus Kapazität und Ladeleistung beschreibt übrigens der sogenannte c-Wert. Je höher der ausfällt, desto besser. Kann ich beispielsweise einen 100-kWh-Akku mit 100 kW in einer Stunde komplett aufladen, ist c = 1. Gelingt mir das mit 300 kW Ladeleistung in einem Drittel der Zeit, ist c = 3. Also das Dreifache der Leistung im Verhältnis zur Größe der Batterie.
Der Akku
Im nächsten Schritt stellt der SOC, also der State of Charge oder Ladezustand des Akkus eine relevante Größe dar. Je leerer der Akku, desto schneller kann ich laden. Presse ich mit großer Geschwindigkeit Strom in eine bereits zu 80 Prozent geladene Batterie, finden nicht alle Ionen ausreichend schnell einen Platz an der Anode, die Ionen kollidieren. Das führt dazu, dass sich metallisches Lithium immer mehr an den Polen ablagert. Dieses sogenannte Plating wiederum versperrt anderen Ionen den Platz. Sprich: Mein Akku wird nachhaltig beschädigt.
Ähnlich verhält es sich mit der Temperatur des Akkus. Unterhalb von 20 Grad laufen die elektrochemischen Prozesse langsamer ab. Lege ich trotzdem einen hohen Strom an, kommt es ebenfalls zum Plating. Daher gibt es heute aktive Akkuheizungen – der Fachmann sagt "Vorkonditionierung" – die den Akku erwärmen, bevor er geladen wird. Der Akku erreicht bei der Fahrt durch Nutzung auch von selbst höhere Temperaturen über die Verlustwärme in den Zellen. Für wirklich hohe Ströme reicht das aber nicht. Da muss dem E-Auto aktiv mitgeteilt werden, dass in einer halben Stunde eine Schnellladung ansteht und es heizen soll. Ideal ist ein Temperaturfenster von 30 bis 40 Grad innerhalb der Batterie.
Auto und Ladesäule
Für einen korrekten Ladevorgang kommunizieren Auto und Ladesäule. Die Elektronik ermittelt sowohl Bedarf als auch Verfügbarkeit von Energie. Je nach Anwendungsbereich müssen sich die Fahrer ihre Ladepunkte allerdings gut aussuchen – der Standort ist ein mitunter entscheidender Faktor. Was sie dabei beachten müssen und was ein 800-Volt-Akku einem 400-Volt-Akku voraus hat, das erfahren Sie in unserem Video ganz oben im Artikel.
Fazit
Beim Schnellladen von Elektroautos gibt es vermeidbare Fehler. Wer korrekt vorgeht, setzt seinem Akku so wenig wie möglich zu. Idealerweise sollte zwar immer mit niedrigen Strömen, etwa an einer Wallbox, geladen werden, doch wenn es schnell gehen muss, haben Sie besser SOC, Temperatur und Standort im Blick.
