Wie oft sollte ich mein Elektrofahrzeug auf 100 % aufladen?

Für viele Besitzer von Elektrofahrzeugen (EV) bleiben Fragen zu den richtigen Ladepraktiken und zur Frage, ob sie bis zu 100 % aufladen sollen, verwirrend. Dieser Artikel befasst sich mit Ladestrategien für Elektrofahrzeuge, die Ihnen dabei helfen, die Batterielebensdauer und -leistung zu optimieren.

Grundlegendes zu EV-Batterien und Ladeprinzipien

Moderne Elektrofahrzeuge verwenden hauptsächlich Lithium-Ionen-Batterien. Diese Batterien speichern und geben Energie durch die Bewegung von Lithiumionen zwischen positiven und negativen Elektroden ab. Beim Laden wandern Lithiumionen von der positiven zur negativen Elektrode; Bei der Entladung erfolgt das Umgekehrte.

Bei der Diskussion von Ladestrategien ist das Verständnis des Konzepts des Ladezustands (State of Charge, SOC) von entscheidender Bedeutung. Der SOC gibt den aktuellen Ladezustand der Batterie als Prozentsatz ihrer Gesamtkapazität an. Beispielsweise bedeutet ein SOC von 80 %, dass die Batterie zu 80 % ihrer vollen Kapazität geladen ist.

Ladezyklen, die sich auf die Häufigkeit beziehen, mit der ein Akku von vollständig entladen auf vollständig aufgeladen übergeht, wirken sich erheblich auf die Lebensdauer des Akkus aus. Laut Battery University können häufige vollständige Entlade- und Wiederaufladezyklen die Verschlechterung der Batterie beschleunigen. Aus diesem Grund empfehlen viele Experten das Ladeprinzip mit 20–80 % SOC als beste Balance zwischen Akkulaufzeit und täglichem Nutzungsbedarf.

Entwicklung der Batterietechnologie und Ladestrategien

1. Alte Batterietechnologien und Ladepraktiken

Frühe Ladeempfehlungen basierten oft auf den Eigenschaften von Nickel-Metallhydrid-Akkus (Ni-MH). Diese Batterien litten unter dem „Memory-Effekt“, bei dem die Batteriekapazität allmählich abnehmen konnte, wenn sie nicht regelmäßig vollständig entladen und wieder aufgeladen wurde. Daher werden bei Geräten mit Ni-MH-Akkus häufig regelmäßige vollständige Entlade- und Wiederaufladezyklen empfohlen.

Diese Praktiken sind jedoch veraltet und gelten nicht für die Lithium-Ionen-Batterien, die in modernen Elektrofahrzeugen verwendet werden. Tatsächlich können häufige vollständige Entlade- und Wiederaufladezyklen die Alterung von Lithium-Ionen-Batterien beschleunigen.

2. Eigenschaften und Ladeprinzipien von Lithium-Ionen-Batterien

Alle Arten von Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP), unterliegen einer stärkeren kalendarischen und zyklischen Alterung, wenn sie bei hohen Ladezuständen (SOC) gehalten werden. Das heisst:

• Kalenderalterung: Batterien verschlechtern sich schneller, wenn sie auf einem hohen Ladezustand gehalten werden, selbst wenn sie nicht verwendet werden.
• Zyklische Alterung: Häufiges Laden und Entladen bei hohen SOC-Bereichen beschleunigt den Kapazitätsverlust.

Aus diesem Grund raten moderne Ladestrategien für Elektrofahrzeuge im Allgemeinen von häufigem Laden auf 100 % ab und empfehlen die Beibehaltung eines moderaten SOC-Bereichs (typischerweise 20–80 %).

3. Wissenschaftliche Grundlagen moderner Ladestrategien

Moderne Ladestrategien für Elektrofahrzeuge basieren auf einem umfassenden Verständnis der Chemie und der Alterungsmechanismen von Lithium-Ionen-Batterien. Eine in Nature Communications veröffentlichte Studie unterstreicht, dass diese Strategien darauf abzielen:

• Minimieren Sie die Belastung der Batterie: Vermeiden Sie extreme SOCs (sehr hoch oder sehr niedrig), um die Belastung der Batterie zu reduzieren.
• Lebensdauer optimieren: Verlängern Sie die Gesamtlebensdauer des Akkus und stellen Sie gleichzeitig sicher, dass die täglichen Nutzungsanforderungen erfüllt werden.
• Bringen Sie Leistung und Langlebigkeit in Einklang: Sorgen Sie für ausreichend Tagesreichweite und sorgen Sie gleichzeitig dafür, dass der Akku langfristig in gutem Zustand bleibt.

Aufladen auf 100 % SOC: Wann Sie es tun und wann Sie es vermeiden sollten

Das Aufladen eines Elektrofahrzeugs auf 100 % SOC hat sowohl Vor- als auch Nachteile. Der Hauptvorteil liegt in der Maximierung der Reichweite, was besonders bei langen Fahrten von Vorteil ist. Häufiges Aufladen auf 100 % kann jedoch die Verschlechterung des Akkus beschleunigen.

Das Aufladen auf 100 % SOC ist in den folgenden Situationen sinnvoll:

1. Vorbereitung auf eine lange Reise
2. Wenn eine Batteriekalibrierung erforderlich ist (für einige Modelle)
3. Notfallsituationen, die maximale Reichweite erfordern

Für den täglichen Gebrauch wird empfohlen, den Ladezustand auf etwa 80 % SOC zu begrenzen. Dies verlängert nicht nur die Batterielebensdauer, sondern schafft auch Raum für regeneratives Bremsen, wodurch die Effizienz der Energierückgewinnung verbessert wird.

Ladestrategien und SOC-Management

Für verschiedene Batterietypen

• NMC-Batterien (Nickel-Mangan-Kobalt): Dies sind derzeit die am häufigsten verwendeten Batterietypen für Elektrofahrzeuge. Sie reagieren besonders empfindlich auf einen hohen Ladezustand, weshalb es umso wichtiger ist, die tägliche Ladegrenze von 80 % strikt einzuhalten. Eine im Journal of Energy Storage veröffentlichte Studie ergab, dass NMC-Batterien im Bereich von 95–100 % SOC eine etwa 40 % kürzere Zyklenlebensdauer aufweisen als im Bereich von 25–50 % SOC.
• LFP-Batterien (Lithium-Eisenphosphat): LFP-Batterien sind relativ toleranter gegenüber einem hohen Ladezustand. Aus diesem Grund ermöglichen einige EV-Modelle, die LFP-Batterien verwenden (wie bestimmte Tesla-Modelle), ein häufigeres Aufladen auf 100 %. Eine langfristige Wartung bei hohem SOC beschleunigt jedoch immer noch die Alterung. Im Journal of The Electrochemical Society veröffentlichte Forschungsergebnisse zeigen, dass LFP-Batterien im SOC-Bereich von 90–100 % eine etwa 20 % kürzere Zyklenlebensdauer aufweisen als im SOC-Bereich von 45–55 %.

Für verschiedene EV-Marken

Auch wenn die Empfehlungen zur Ladestrategie je nach Hersteller von Elektrofahrzeugen leicht variieren können, folgen die meisten doch ähnlichen Grundsätzen. Hier einige konkrete Beispiele:

• Tesla: Empfiehlt, den täglichen Ladezustand unter 90 % SOC zu halten. Auf der offiziellen Support-Seite von Tesla wird darauf hingewiesen, dass die Begrenzung der täglichen Aufladung auf unter 90 % die Batterielebensdauer verlängern kann.
• Audi Q8 e-tron: In der Bedienungsanleitung steht „Laden auf 80 % für den täglichen Gebrauch, auf 100 % für lange Fahrten“. Aus der Pressemitteilung von Audi geht hervor, dass die Einhaltung dieser Empfehlung nach 8 Jahren oder 160.000 Kilometern mindestens 70 % der Batteriekapazität aufrechterhalten kann.
• Hyundai Ioniq 5: In der Bedienungsanleitung wird empfohlen, den Akku einmal im Monat auf 100 % aufzuladen und ihn nicht unter 20 % fallen zu lassen. Auf der offiziellen Website von Hyundai wird erklärt, dass diese Strategie dem Batteriemanagementsystem (BMS) hilft, genaue SOC-Schätzungen aufrechtzuerhalten und so die Batterieleistung zu optimieren.

Balance zwischen Reichweite und Akkulaufzeit

Um die beste Balance im täglichen Gebrauch zu erreichen, wird im Allgemeinen empfohlen, den SOC zwischen 20 und 80 % zu halten. Diese Reichweite kann die meisten täglichen Pendelanforderungen erfüllen und gleichzeitig die Belastung der Batterie minimieren. Sie können beispielsweise den Ladevorgang starten, wenn der Akkuladestand auf etwa 30 % sinkt, und den Ladevorgang beenden, wenn er 80 % erreicht.

Laut einer Studie des US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) kann die Aufrechterhaltung von EV-Batterien innerhalb dieses SOC-Bereichs die Batterielebensdauer erheblich verlängern. Ihre Daten zeigen:

• Batterien, die im SOC-Bereich von 0–100 % zyklisch betrieben werden, verschlechtern sich nach 1000 Zyklen auf 80 % Kapazität
• Batterien, die im SOC-Bereich von 20–80 % zyklisch betrieben werden, behalten auch nach 2000 Zyklen eine Kapazität von über 80 %

Abschluss

Die Optimierung der Ladestrategien für Elektrofahrzeuge ist der Schlüssel zur Maximierung der Batterielebensdauer und -leistung. Obwohl die allgemeine Regel, den Ladezustand der Batterie zwischen 20 und 80 % zu halten, ein guter Ausgangspunkt ist, ist es wichtig, im Handbuch Ihres Fahrzeugs nach spezifischen Empfehlungen zu suchen. Einige Modelle können von gelegentlichem vollständigen Aufladen profitieren, während andere möglicherweise über integrierte Puffer verfügen, die das Aufladen auf „100 %“ weniger besorgniserregend machen.

Denken Sie daran, dass das Ziel darin besteht, ein Gleichgewicht zwischen maximaler Tagesreichweite und langfristiger Batteriegesundheit zu finden. Indem Sie diese Richtlinien befolgen und die Anforderungen Ihres spezifischen Fahrzeugs verstehen, können Sie sicherstellen, dass Ihr Elektrofahrzeug über viele Jahre hinweg die optimale Leistung beibehält. Laut Daten von Bloomberg New Energy Finance (BNEF) können Elektrofahrzeugbatterien mit optimierten Ladestrategien problemlos eine Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren erreichen, was die Erwartungen der meisten Verbraucher bei weitem übertrifft.