Tipps zur Sicherheit von E-Autos im Sommer

Gibt es Gefahrenquellen bei Elektro-Fahrzeugen, die von chemischen Prozessen innerhalb der Batterien herrühren?

Antwort: Ja. In einem E-Fahrzeug sind meist Lithium-Ionen-Batterien verbaut, die beim Laden und Entladen eine chemische Reaktion durchlaufen. Diese Reaktionen sind im Idealfall zu (nahezu) 100 Prozent reversibel und dadurch gefahrenlos. Dafür sorgt die elektronische Regeltechnik im Fahrzeug. Gefahren können sich aber beim Überladen oder Tiefentladen ergeben, da hier chemisch instabile Zustände oder irreversible Reaktionen auftreten. Gleiches gilt, wenn die Batterie altert, es Mikrokurzschlüsse oder Gasansammlungen gibt bzw. es zu einem Kurzschluss durch mechanische Beschädigung (Unfall) oder fehlerhafte Regelungselektronik kommt. Dabei entsteht starke Hitze, die im schlimmsten Fall zu einem thermischen Durchgehen führen kann – das ist eine Art Kettenreaktion mit extremer Hitzeentwicklung, Gas- und Flammenbildung oder sogar Explosionen.

Als Nutzer*in muss ich mir im Alltag dazu wenig Gedanken machen, weil die Batterie im Auto ständig überwacht wird. Solange das Auto in keinen Unfall verwickelt ist, bei dem die Batterie beschädigt wird, kann man den Sicherheitsmechanismen der Hersteller*innen vertrauen.

Gibt es Schutzmechanismen?

Antwort: Ja. Sowohl chemische als auch technische.

Zu den technischen Schutzmaßnahmen: Wenn Batterien in ihrem „Wohlfühlbereich“ betrieben werden, dann besteht keine Gefahr - bzw. ist das Risiko so gering, dass wir umgangssprachlich von „keinem“ Risiko sprechen. Dieser Bereich wird durch die Zellspannung, die Temperatur und die Ladegeschwindigkeit eingegrenzt und die Laderegeltechnik sorgt dafür, dass er nicht verlassen wird. Die Laderegelungstechnik nennt man Battery Management System (BMS). In manchen Fahrzeugen gibt es zusätzlich ein aktives Thermomanagement-System, das die Batterien im richtigen Temperaturbereich hält – es kühlt im Sommer und heizt im Winter. Passiert aber doch etwas und es kommt zur Gasentwicklung, dann kann es durch Überdruckventile abgeführt werden. Zusätzlich lassen sich Zellen oder Zellpakete im Problemfall isolieren.

Als Nutzer*in muss ich mir im Alltag dazu wenig Gedanken machen, weil die Batterie im Auto ständig überwacht wird.
(Bernhard Gadermaier)

Was die chemischen Schutzmechanismen betrifft: In den Elektrolyten ist ein Flammenschutzmittel enthalten und es gibt Zusatzstoffe, die einen Überladeschutz bieten. Unter diese Schutzmechanismen fallen auch Additive, die in sehr geringen Mengen vorhanden sind und oft schon in den ersten Ladezyklen verbraucht werden. Sie sorgen dafür, dass sich in der Zelle stabile Schutzschichten bilden. Diese Schichten nennen sich Solid Electrolyte Interphase und sorgen dafür, dass keine Nebenreaktionen passieren. Die Schichten entstehen allergings vor allem in den allerersten Lade-Entladezyklen während der Herstellung der Batterien. Darüber hinaus gibt es Polymere, die sich bei höheren Temperaturen verändern und so den Stromfluss unterbrechen. 

Wie sichere ich meinen Energiespeicher im E-Fahrzeug am besten ab?

Antwort: Es braucht mehrere Stufen an Schutzkonzepten, die sich von den Materialien in den Zellen bis hin zur eigentlichen Verwendung erstrecken. Die Wahl der Materialien beeinflusst zum Beispiel den Wohlfühlbereich der Batterie und letztendlich die Reichweite, das Gewicht, die Langlebigkeit und Zyklenfestigkeit.

Als Nutzer*in sollte ich vor allem auf schonendes Laden achten. Also am besten die Batterie nicht 0 Prozent fallen lassen und selten auf 100 Prozent. Ideal ist ein Ladestand zwischen 20 und 80 Prozent. Vor allem sollte das Auto nicht bei 0 oder 100 Prozent für längere Zeit stehen bleiben. Auch hier ist der Richtwert zwischen 20 und 80 Prozent. Zusätzlich sollte Schnellladen nur in Ausnahmefällen passieren, vor allem nicht, wenn das Auto in der prallen Sonne steht. In der Sonne sollte es so oder so nicht längere Zeit stehen. Bei extremer Hitze wäre es gut, mit dem Laden bis zum Abend zu warten oder einen Schattenplatz zu suchen. Im Idealfall kann aber auch hier das BMS kompensieren und lädt den Akku etwas langsamer oder nur bis zu einer bestimmten Grenze auf.

Wie wirken sich extrem hohe Temperaturen im Sommer auf die Batterie aus?

Antwort: Temperaturen über 35 Grad Celsius können bereits negative Auswirkungen auf Lithium-Ionen-Batterien haben. Es ist dann möglich, dass sich chemische Prozesse beschleunigen und die Zelle schneller altern lassen. Das führt zu Kapazitätsverlusten und Gasbildung. Gleichzeitig wird die langfristige Zellstabilität verringert, weil sich Schutzsichten auf Elektroden im warmen Elektrolyt leichter ablösen und dann nicht mehr vor Nebenreaktionen schützen. Insbesondere Schnellladen kann die Zellen zusätzlich erhitzen und das Altern beschleunigen. Ein ausgeklügeltes BMS kann aber auch hier kompensieren und die Zellen schonen.

Es ist also ratsam, das Auto möglichst langsam in den kühleren Tagesstunden zu laden und es nicht in der prallen Sonne zu parken.