Renault ZOE: Lithium-Ionen-Batterien für mehr Leistung und Reichweite

Verfasst von am 17.12.2020 - 3 min

Seit seiner Markteinführung gehört der Renault ZOE zu den Besten seiner Klasse bei der Reichweite. Nach 3 Jahren auf dem Markt hat der ZOE seine Reichweite mit der Z.E. 40 Batterie verdoppelt. Die dritte Generation geht noch weiter. Eine Erklärung.

Seit 2012 verwenden die Elektrofahrzeuge von Groupe Renault Lithium-Ionen-Batterien. Diese sicheren und bewerten Batterien haben sich mit den Jahren als Maßstab für Elektrofahrzeuge durchgesetzt. Ihre Funktionsweise wird jedoch nicht immer gut verstanden.

Was steckt in den Batterien von Elektrofahrzeugen?

Sie bestehen aus Zellen, die untereinander verbunden sind und von einem elektronischen Schaltkreis (dem Battery-Management-System, oder BMS) gesteuert werden. Deren Anzahl, Größe und Anordnung bestimmen wie viel Energie die Batterie speichern kann. In der Automobilbranche bestimmen diese Eigenschaften also Die Batteriekapazität der Elektrofahrzeuge, die in Kilowattstunden (kWh) ausgedrückt wird.

Aber nicht alle Batterien beruhen auf derselben Technologie. Die heutzutage gängigste, die auch bei dem ZOE verwendet wird, ist die Lithium-Ionen-Batterie.

Renault ZOE: Lithium-Ionen-Batterien

Die nun zum Maßstab in der Automobilbranche gewordene Lithium-Ionen-Batterie unterscheidet sich von anderen Elektrofahrzeugbatteriearten. Sie unterscheidet sich insbesondere von Nickel-Metallhydrid-Batterien (Ni-MH), die am Anfang der 2000er Jahre die preiswerteste Batterieart waren, haben lange Zeit den Hybridfahrzeugmarkt dominiert. Diese Technologie hat jedoch einige Schwachstellen, wie eine geringe Ladeleistung (geringer als bei Lithium-Batterien).

Die Lithium-Ionen-Batterie, die heutzutage bevorzugt in Elektroautos eingesetzt wird, bietet eine längere Lebensdauer und eine wesentlich höhere Energiedichte als alle Konkurrenztechnologien.

Die Li-NMC-Batterie des ZOE

Die Lithium-Ionen-Batterie ist eine Familie, die mehrere Technologien vereint. Die im ZOE verwendete Batterie wird im Allgemeinen als Li-NMC-Batterie (Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt) bezeichnet. Dieser Name kommt von den Metallen, die im positiven Pol der Batterie – der Kathode – verwendet werden. Wie alle wiederaufladbaren Batterien, besteht sie aus einer Anode, einer Kathode und einer Elektrolyt-Flüssigkeit, durch welche die Ionen von einer Elektrode zur anderen fließen.

Verdoppelte Kapazität für bessere Reichweite

In nur acht Jahren haben die Ingenieure von Renault die Batteriekapazität des ZOE von 23,3 kWh auf 41 kWh und schließlich auf 52 kWh gebracht, also mehr als verdoppelt.

Wie? Durch Optimierung des Elektrodendesigns und der Energieverwaltung. Insbesondere wurde die Chemie der Elektroden optimiert, damit mehr Energie gespeichert werden kann. Und dies, ohne das Volumen der Batterie erhöhen zu müssen.

So wurde die Reichweite des ZOE auf spektakuläre Weise erhöht. Von 150 tatsächlichen Kilometern im Jahr 2012 zu 300 km WLTP im Jahr 2016 (Z.E. 40 Batterie) und heute 395 km WLTP (Z.E. 50 Batterie). Daher ist der ZOE heute der Maßstab für vielseitige Stadtwagen auf dem Markt. Als erstklassiges Verkaufsargument begründet dies auch seinen kommerziellen Erfolg.

Das zweite Leben der Batterien des ZOE

Trotzdem auch die Leistung dieser Batterien mit der Zeit nachlässt, sind sie damit noch lange nicht an ihrem Lebensende angekommen. Wie werden die Lithium-Ionen-Batterien des ZOE also nach ihren durchschnittlich 8 bis 10 Jahren guter Dienste wiederverwendet?

Unter den verschiedenen Möglichkeiten steht die stationäre Energiespeicherung als passendstes Szenario für ein zweites Leben da. Wenn die Leistung der Batterien für die Verwendung in einem Automobil also nicht mehr ausreicht, können die Batterien die Geräte eines Haushalts, eines Viertels oder einer Industrieanlage mit Strom versorgen.

Groupe Renault hat bereits mehrere stationäre Stromspeicherlösungen mit ZOE-Batterien erprobt – auf Porto Santo oder auf Belle-Ile-En-Mer. Diese Vorgehensweise bestimmt der Hersteller auch für den ganz großen Maßstab mit dem Projekt „Advanced Battery Storage“, wobei die größte stationäre auf Elektrofahrzeug-Batterien basierende Stromspeicheranlage Europas gebaut werden soll. Diese Batterie können auch mit anderen Motoren verwendet werden, wie es bei elektrischen Schiffen wie dem Black Swan von der Firma Seine Alliance der Fall ist.

 

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