Der Herzschlag eines jeden Hybrids ist nicht der Benzintank. Es ist der Akku. Du kennst die Übung. Verbrennungsmotor? Überprüfen. Elektromotor? Überprüfen. Der Verbrennungsmotor verbrennt Benzin. Der Elektromotor bezieht seine Energie aus einer chemischen Hochspannungsquelle. Ohne diese spezifischen Reaktionen im Batteriegehäuse würde das gesamte „Hybrid“-Konzept scheitern. Es ist keine Zauberei. Es ist Elektrochemie.
Doch die Batterie hat einen schlechten Ruf. Skeptiker haben viele Beschwerden. Sie sagen, die Packungen seien zu schwer, was den Kraftstoffverbrauch schmälere. Sie behaupten, die Stromversorgung sei schleppend. Sie weisen auf giftige Stoffe wie Blei hin und weisen auf die Heuchelei des „grünen“ Marketings hin. Es ist leicht, etwas zu hassen, das man nicht versteht.
Aber die Hersteller hören nicht auf die Hasser. Sie sind damit beschäftigt, Dinge zu reparieren. Die Technologie entwickelt sich weiter. Schnell. Hier sind fünf konkrete Möglichkeiten, wie die Hybridbatterie verbessert wird.
5: Der Eintrittspreis sinkt
Angst ist eine große Verkaufsabschreckung. Jahrelang hielt der Aufkleberschock einer leeren Hybridbatterie Käufer ab. Ein Ersatzpaket kostete früher rund 3.000 US-Dollar. Das ist ein großer Teil der Veränderung. Es ist ein erheblicher Teil des Gesamtwerts des Fahrzeugs. Die Leute hatten große Angst davor, den Stecker zu ziehen, nur weil der Saft verendet war.
Diese Angst lässt nach. Die Preise sind seit Anfang der 2000er Jahre stark gefallen. Im Jahr 2001 kostete der Austausch einer Hybridbatterie etwa 10.000 US-Dollar. Jetzt? Honda senkte seine Ersatzgebühr von 3.400 $ auf 1.968 $. Toyota plant, seine eigenen Kosten von derzeit 3.000 US-Dollar zu senken. Auch die Zuverlässigkeit ist gestiegen. Die Ausfallrate einer Prius-Batterie der ersten Generation lag bei etwa 1 Prozent. Für die zweite Generation? Er sank auf 0,003 Prozent. Das ist nicht nur eine Verbesserung. Das ist eine statistische Anomalie.
4: Lithium-Ionen-Batterien
Wir entfernen uns von älteren Chemikalien. Die Industrie verlagert sich in Richtung Lithium-Ionen. Dies ist nicht nur eine kleine Änderung. Es handelt sich um eine grundlegende Änderung in der Art und Weise, wie Energie gespeichert und bereitgestellt wird.
Ältere Nickel-Metallhydrid-Akkus waren schwer. Sie litten unter Memory-Effekten. Sie sind durchgesickert. Lithium-Ionen-Zellen sind dichter. Sie halten mehr Energie auf weniger Raum. Das Leistungsgewicht ist deutlich höher. Das bedeutet weniger Luftwiderstand am Chassis. Bessere Beschleunigung. Und größere Reichweite zwischen den Ladungen.
Darauf haben Enthusiasten gewartet. Allein die Gewichtsersparnis rechtfertigt den Umstieg. Aber es gibt noch mehr. Lithium-Ionen-Akkus werden schneller aufgeladen. Sie entladen sich effizienter. Bei starker Hitze zersetzen sie sich nicht so schnell. Das ist die Art von Technologie, die Hybrid-Performance wirklich zum Spaß macht.
Die Frage bleibt: Werden wir jemals Smartphone-ähnliche Batterien in Autos sehen? Oder ist das eine Brücke zu weit? Dazu kommen wir als nächstes.
Das Lithium-Ionen-Glücksspiel
NiMH-Akkus sind die aktuellen Arbeitspferde. Sie halten. Sie sind billig. Ein Gerät mit geringer Kapazität könnte Ihnen 600 US-Dollar einbringen. Doch hohe Leistungsanforderungen treiben die Kosten in die Höhe. Die Nickelpreise sind volatil. Kostensenkungen sind ins Stocken geraten. Hersteller suchen nach Ausgängen.
Geben Sie Lithium-Ionen ein.
Sie kennen diese Chemie. Ihr Laptop läuft darauf. Ihr Telefon läuft darauf. Es ist klein. Es ist leicht. Bei Hybridanwendungen gewinnt die Energiedichte. Sie erhalten mehr Leistung pro Pfund. Effizienz übertrifft NiMH.
Der Lithium-Ionen-Akku für die Automobilindustrie steckt noch in den Kinderschuhen. Zuverlässigkeitsdaten sind spärlich. Die Kosten sind immer noch hoch. Wenn die Investition hält, werden wir früher oder später kleinere Packungen sehen. Wenn es fehlschlägt?
Schauen Sie woanders hin.
UltraBattery: Das Blei-Säure-Revival
Lithium-Ionen könnten für den Massenmarkt zu teuer sein. NiMH wird nicht billiger. Wo können Sie also Kosten senken, ohne auf Beschleunigung zu verzichten?
Bleisäure.
Ja. Dieselbe Batterie, die auch die Limousine Ihrer Oma antreibt. 1859 von Gaston Plante erfunden. Es ist schwer. Umweltschützer hassen es. Aber es ist billig. Und Forscher in Australien und Japan haben bewiesen, dass es verbessert werden kann.
Sie haben die UltraBattery gebaut.
Die UltraBattery verwendet Superkondensatoren, um Hybriden große Energiestöße zur Beschleunigung zu geben, ohne die Zelle zu beschädigen.
Es kombiniert Blei-Säure-Chemie mit Superkondensator-Technologie. Der Kondensator bewältigt die hohen Stromspitzen. Die Speicherung übernimmt die Blei-Säure-Zelle. Keine Verschlechterung. Keine teuren seltenen Metalle.
Die Autoindustrie zögert. Aber der Preis ist attraktiv. Unter 1.000 $. Einige japanische Hersteller peilten die Einführung im Jahr 2010 an.
Warum die Batterielebensdauer wichtiger ist als die Spitzenleistung
Sie haben sich für einen Hybrid entschieden, weil Sie geringere Emissionen und einen besseren Kraftstoffverbrauch wünschen. Du hast es nicht gekauft, um Batterietechniker zu werden. Dennoch ist der Akku die teuerste Komponente im Fahrzeug. Der Austausch mitten im Eigentum ist ein finanzieller Schlag.
Die meisten Hybride verwenden NiMH. Diese Rucksäcke sind robust. Sie bewältigen Deep Cycling besser als frühe Lithium-Ionen-Prototypen. Ein NiMH-Akku kann 8 bis 10 Jahre halten. Damit ist die Garantiezeit abgedeckt. Es deckt die erwartete Lebensdauer des Autos ab.
Lithium-Ionen behaupten eine höhere Energiedichte. Aber Zyklusleben? Frühe Lithium-Ionen-Zellen für Automobile hatten Probleme mit dem Wärmemanagement. Hitze tötet Lithiumbatterien. Durch schnelles Laden werden sie degradiert. Wenn ein Li-Ionen-Akku nur fünf Jahre hält, steigen die Gesamtbetriebskosten. Die Kraftstoffeinsparungen verschwinden im Vergleich zu den Wiederbeschaffungskosten.
Blei-Säure-Varianten wie die UltraBattery zielen darauf ab, diese Lücke zu schließen. Sie bieten die Langlebigkeit herkömmlicher Autobatterien und gleichzeitig die für die elektrische Unterstützung erforderliche Leistungsabgabe. Wenn die Technologie ausgereift ist, wird man günstig. Lang anhaltende. Und ordentliche Leistung.
Bei dem Rennen geht es nicht nur um die Energiedichte. Es geht ums Überleben. Welche Batteriechemie übersteht die Straße? Wir werden sehen.
Die Angst vor dem Akku hält viele Menschen in Atem. Sie machen sich Sorgen über eine kurze Lebensdauer. Sie machen sich Sorgen über die Ausfallraten. Die große Frage ist immer das Timing. Wird das Rudel in vier Jahren sterben? Fünf? Sieben?
Hier ist die Realität. Die Hersteller garantieren diese Pakete für die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs. Wir sprechen von 100.000 Meilen oder mehr in den letzten Jahren. Die Garantie erstreckt sich oft auf acht Jahre oder länger. Fällt die Batterie im versicherten Zustand aus, übernimmt der Hersteller die Kosten für den Ersatz. Nehmen Sie den Toyota Prius 2010. Es gibt eine 10-jährige Garantie bei einer Laufleistung von 150.000 Meilen. Das ist konkreter Schutz.
„Die Wahrheit ist, dass Autohersteller ihre Hybridbatteriepakete für die gesamte Lebensdauer des Autos garantieren … der Hersteller würde die Austauschkosten übernehmen.“
Weniger Gewicht
Schwere Batterien beeinträchtigen die Kraftstoffeffizienz. Mehr Masse bedeutet, dass mehr Energie benötigt wird, um das Auto zu bewegen. Autofahrer leeren oft ihren Kofferraum, um Benzin zu sparen. Es ist das gleiche Prinzip.
Forscher arbeiten daran, das Batteriegewicht zu reduzieren. MIT-Wissenschaftler haben eine Möglichkeit entwickelt, Lithium-Ionen-Akkus leichter und schneller zu machen. Das ursprüngliche Problem war die langsame Energiefreisetzung. Wissenschaftler machten dafür langsame Lithiumatome verantwortlich. MIT-Forscher argumentieren, dass es tatsächlich die nanoskalige Struktur ist, die die Ionenbewegung behindert.
Eine Lithiumphosphatbeschichtung löst dieses Problem. Es beschleunigt die Ionen und hilft ihnen, das Terminal schnell zu erreichen. Dieses Material reduziert auch die Degradation. Eine geringere Verschlechterung bedeutet, dass Hersteller die Batteriegröße verkleinern können. Kleinere Packungen. Leichtere Autos.
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Quellen
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