Automechaniker baut eine Elektroauto-Batterie aus
Kosten, Lebensdauer, Technik

Elektroauto-Batterie: Was den Akku so teuer macht

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Kurz erklärt in 30 Sekunden
  • Die Lithium-Ionen-Batterie ist der wichtigste und teuerste Bestand­teil Ihres Elektroautos. Der Strom­speicher kostet bis zu 10.000 Euro. Möchten Sie den Akku nicht kaufen, können Sie ihn für einen be­stimmt­en Zeitraum mieten oder leasen.
  • Die Batteriezellen speichern elek­tri­sche Energie, die der E-Motor in Bewegungs­energie umwandelt. Der Akku bestimmt, wie weit Ihr E-Auto ohne Ladestopp fährt. Je höher die Kapazität, desto größer die Reichweite.
  • Nach etwa 1.000 Ladevorgängen wechseln Sie eine Elektroauto-Batterie in der Regel aus. Ihre durch­schnitt­liche Lebens­dauer beträgt acht bis zehn Jahre.
  • Hat ein E-Auto-Akku ausgedient, wird er recycelt oder im "Second Life" beispielsweise als Strom­speicher für Wind- oder Sonnen­energie weiterverwendet.
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Illustration Info: Gut zu wissen
Gut zu wissen: Begriffsdefinition
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Wer bei Elektroautos von Batterie und Akku spricht, meint in der Regel dasselbe: den Stromspeicher, der den E-Motor antreibt. Die Begriffe sind allerdings keine Synonyme und daher nicht gleichzusetzen. Denn: Jeder Akku ist eine Batterie, aber nicht jede Batterie ist ein Akku.

Batterie ist der Oberbegriff für Energiespeicher. Jedes Objekt, das Energie "enthält", ist eine Batterie. Ist es darüber hinaus noch aufladbar, handelt es sich um einen Akku. Für den Strom­speicher eines E-Fahrzeugs sind also beide Begriffe zutreffend: Er ist eine wiederaufladbare Batterie und somit ein Akku.

Wie funktioniert eine Elektroauto-Batterie?

Jede Batterie, auch die eines E-Autos, wandelt chemische Energie in elektrische Energie um. Der Stromspeicher besteht aus drei Hauptbestandteilen: Minuspol (Kathode), Pluspol (Anode) und Elektrolyt. Zwischen den beiden Polen, den sogenannten Elektroden, befindet sich ein Flüssig- oder Feststoff-Elektrolyt. Dieses leitende Mittel sorgt dafür, dass sich negativ geladene Teilchen (Elektronen) zwischen den Elektroden hin- und herbewegen und elektrische Spannung entsteht.

Die Lithium-Ionen-Akkus eines E-Autos setzen sich aus Batteriemodulen mit vielen einzelnen Batteriezellen zusammen. In ihnen findet der elektro­chemische Prozess statt, der die Antriebs­energie erzeugt.

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Kosten

Aktuell zahlen Sie für Lithium-Ionen-Batterien zwischen 5.000 und 10.000 Euro. Das macht den Akku zur teuersten Komponente eines E-Autos. Der Preis errechnet sich nach der Batterie­kapazität pro Kilo­watt­stunde (kWh). Je leistungsfähiger der Akku, desto teurer ist er – und desto höher sind die Elektroauto-Kosten.

Die Preise von E-Auto-Batterien sinken allerdings kontinuierlich. Laut Prognose der internationalen Management­beratung Horváth & Partners liegt der Preis für Lithium-Ionen-Akkus 2020 bei durchschnittlich 84 Euro pro kWh. Bis 2022 soll er auf 75 Euro pro kWh sinken. Zum Vergleich: 2018 lagen die Batterie­kosten bei etwa 150 Euro pro kWh.

Ein Beispiel: Für den Akku eines Smart fortwo electric drive mit einer Kapazität von 17,6 kWh zahlen Sie rund 1.500 Euro. Bei einem Tesla Model S mit 100-kWh-Batterie liegen die Kosten für den Stromspeicher bei etwa 8.400 Euro.

Mieten Sie den Elektro­auto-Akku, ver­ringert sich der Anschaffungspreis

Die hohen Kosten von Lithium-Ionen-Akkus hält viele Kunden vom Kauf eines Elektroautos ab. Deshalb bieten zahlreiche Hersteller die Möglichkeit an, die E-Auto-Batterie zu mieten. Der Kaufpreis des E-Fahrzeugs sinkt dadurch um mehrere tausend Euro. Dafür kommen monatliche Mietkosten für den Akku hinzu.

Für einen Renault ZOE, dem meist­ver­kauf­ten Elektroauto 2019 in Deutschland, zahlen Sie für eine 22-kWh-Batterie zusätzlich 8.000 Euro. Mieten Sie die Batterie, hängt die Höhe der Miete von der Kilometerzahl ab: Je mehr Sie mit dem Stromer unterwegs sind, desto mehr zahlen Sie.

Fahren Sie beispielsweise 7.500 Kilometer im Jahr, sind monatlich 59 Euro fällig. Bei einer jährlichen Fahrleistung von 15.000 Kilometern beläuft sich die Miete auf 89 Euro. Wollen Sie eine unbegrenzte Kilo­meter­zahl zurücklegen, buchen Sie ein Unlimited-Paket für 119 Euro pro Monat.

Gut zu wissen: Ladedauer und -kosten
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Welche Kosten pro Batterieladung auf Sie zukommen, hängt davon ab, welche Ladestation Sie nutzen. An öffentlichen Elektroauto-Tankstellen fallen durch­schnitt­lich 23 bis 32 Cent pro kWh an. Laden Sie Ihren Stromer zu Hause an Haushaltssteckdose oder Wand­lade­station ("Wallbox"), zahlen Sie den örtlichen Strompreis – rund 30 Cent pro kWh.

Die Ladezeiten von Elektroauto-Akkus variieren je nach Kapazität und Lade­leistung von Akku und Stromquelle. Schnellladestationen füllen die Batterie Ihres Stromers unter 60 Minuten bis zu 80 oder sogar 90 Prozent. An regulären öffentlichen Ladesäulen dauert eine vollständige Aufladung mehrere Stunden.

Illustration Info: Gut zu wissen
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Lebensdauer
Die Lebensdauer von E-Auto-Akkus ist begrenzt. In der Regel reicht eine Lithium-Ionen-Batterie für etwa 1.000 Lade­vorgänge aus. Bei durchschnittlicher Nutzung hält sie ungefähr acht bis zehn Jahre. Bei intensiver Nutzung und ständigem Aufladen erreichen elektrische Akku­mulatoren ihre maximale Lebensdauer schon früher.
Elektroauto-Ladestation in einer öffentlichen Parkgarage

Je älter die Elektroauto-Batterie, desto geringer die Reichweite

Im Laufe der Zeit verändern sich die Eigenschaften der Lithium-Ionen-Zellen. Deshalb büßt der Stromspeicher mit zunehmendem Alter Kapazität ein. In der Folge sinkt die Reichweite des Elektro­autos. Wer einige Regeln befolgt, kann die volle Leistung des E-Auto-Akkus so lange wie möglich erhalten.

Vier Tipps, um die Lebensdauer Ihrer Elektroauto-Batterie zu verlängern

 

  1. Vollladen und vollständiges Entladen vermeiden: Fahren Sie Ihre E-Auto-Batterie nicht komplett leer. Vollladen auf 100 Prozent und komplettes Entladen auf null Prozent strapazieren den Akku. Am schonendsten sind Ladestände zwischen 20 und 80 Prozent. Für den Fall, dass Sie die Batterie doch über 80 Prozent aufladen, sollten Sie das E-Auto so bald wie möglich bewegen.
  2. Extreme Temperaturen meiden: Lithium-Ionen-Batterien bringen bei extremer Kälte oder Hitze mehr Energie auf, um die gleiche Leistung zu erzielen. Am besten arbeiten sie bei Temperaturen zwischen 15 und 25 Grad Celsius. Das heißt: Parken Sie Ihr Elektro­fahrzeug im Sommer nicht in der prallen Sonne und im Winter möglichst in einer Garage. Achten Sie bei Kälte darauf, dass der Akku noch nicht abgekühlt ist, bevor Sie ihn aufladen.
  3. Häufiges Schnellladen vermeiden: Führen Sie regelmäßige "Schnarch­ladungen" durch. Schnell­ladungen, bei denen die Batterie innerhalb von 20 bis 30 Minuten vollgeladen ist, sind zwar zeitsparend und praktisch, aber strapaziös für die Batterie. Planen Sie daher immer wieder längere, flache Lade­vor­gänge ein. Damit schonen Sie den Akku Ihres Elektroautos und verlängern seine Lebenszeit.
  4. Auf unnötiges Beschleunigen oder Fahren mit Vollgas verzichten: Starkes Beschleunigen und langes Fahren mit Vollgas sind besonders belastend für den Akku, da die Akkuzellen leichter überhitzen. Fahren und beschleunigen Sie voraus­schauend, schonen Sie die Batterie Ihres Stromers.
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"Second Life" & Recycling

Die Produktion der Batteriezellen für den Elektroauto-Akku ist sehr energie­aufwendig. Hinzu kommen CO₂- und Schadstoffemissionen, die bei der Fahrzeugproduktion entstehen. Zudem sind E-Pkw nur so umwelt­freundlich wie der Strom, den sie nutzen. Stammt dieser aus einem Kohlekraftwerk anstatt aus regenerativen Energiequellen, leidet die Ökobilanz des E-Autos.

Auf die gesamte Lebensdauer und den geringen Wartungsbedarf gerechnet, schneiden Elektroautos im Vergleich zu Pkw mit Verbrennungsmotor jedoch gut ab. Die CO₂-Bilanz des ADAC ergab 2019, dass der CO₂-Nachteil von Batterieautos ab Fahrleistungen von 50.000 bis 100.000 Kilometern ausgeglichen ist.

Altbatterien von E-Autos leben dank "Second Life" länger

Bringt der Akku Ihres Elektroautos nicht mehr die gewünschte Leistung, ist er weder nutz- noch wertlos. In der Regel leistet eine gebrauchte Elektroauto-Batterie immer noch 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität. Anstatt auf einer Deponie zu landen, erhält sie im Rahmen eines "Second Life"-Konzepts ein zweites Leben. In der Regel kommt der Lithium-Ionen-Akku in dieser zweiten Lebensphase als stationärer Speicher zum Einsatz.

Ein bekanntes Beispiel ist das Fußball­stadion von Ajax Amsterdam. In dem Gebäude speichern fast 600 Alt-Akkus von Elektroautos den über Sonnenlicht erzeugten Solarstrom und versorgen das Stadion bei Bedarf mit Strom. Auch das BMW-Werk in Leipzig verfügt über einen stationären Speicher mit 700 ausgedienten Akkus des BMW i3. Sie speichern die im Werk erzeugte Solar- und Windenergie und speisen sie in den Her­stellungs­prozess neuer Fahrzeuge ein.

Nicht nur große Stadien und Produktions­stätten profitieren von gebrauchten Elektroauto-Batterien. Auch in privaten Haushalten können Alt-Akkus eine Zweitkarriere starten. Eine 20-kWh-Batterie speichert genug Energie, um einen Familienhaushalt kurzzeitig mit Strom zu versorgen.

Recycling verwertet die Rohstoffe von Elektroauto-Batterien

Landet die E-Batterie am Ende doch auf dem Recycling-Hof, wird sie in mehreren Schritten in ihre Einzelteile zerlegt, sortiert, geschreddert und geschmolzen. Per Gesetz sollen 50 Prozent des Ma­terials erneut zum Einsatz kommen. Dafür reicht aktuell das Entfernen des Batteriegehäuses und aller Kom­po­nen­ten, die aus Aluminium, Stahl oder Kunststoff bestehen.

Experten fordern eine Überarbeitung dieser Richtlinie. Der Grund: Recycling sei nur effizient, wenn auch wertvolle Roh­stoffe wie Lithium, Kobalt und Granit bis zu 90 Prozent zurück­gewonnen werden. Dieser Prozess sei aktuell aber noch zu energieaufwendig und somit zu teuer.

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Batterietechnologie

In den meisten Elektrofahrzeugen sind aktuell Lithium-Ionen-Batterien verbaut. Trotz ihres verhältnismäßig geringen Gewichts haben Lithium-Ionen-Akku­mulatoren eine Energiedichte von etwa 130 Wattstunden pro Kilogramm Masse (Wh/kg). Ihre hohe Leistungs­dichte macht sie für E-Autos so nützlich – und zu den bisher leistungs­stärksten Energiespeichern auf dem Markt. Die Kehrseite: Elektroauto-Batterien benötigen dafür große Mengen an Lithium und Kobalt.

Um den ökologischen Auswirkungen durch den Ressourcenbedarf und den bis heute hohen Batterie- und E-Fahrzeugpreisen entgegenzuwirken, suchen Forscher weltweit nach alternativen, besseren ökologischen und ökonomischen Lösungen. Diese Technologien könnten der Elektroauto-Batterie in Zukunft Konkurrenz machen:

1. Feststoffbatterie

Die Feststoffbatterie, auch Festkörper­batterie genannt, könnte sich zu einer ernst­zunehmenden Alternative zur Lithium-Ionen-Batterie entwickeln. Da sie ohne flüssige Elektrolyte auskommt, kann sie weder auslaufen noch in Brand geraten.

Zudem verfügen Feststoffakkus über eine höhere Energiedichte als herkömmliche E-Auto-Batterien. Dadurch erzielen sie größere Reichweiten. Obwohl sie platzsparend und günstiger herzustellen sind, kommen Batterien mit Fest­stoff­zellen noch nicht für den Betrieb von Elektro­fahrzeugen infrage. Der Grund: Ihre Ladedauer ist zu hoch und sie verlieren schon nach wenigen Lade­zyklen an Kapazität.

2. Wasserstoff- und Brennzellen

Wasserstoffzellen ziehen ihre Energie aus Wasserstoff, Brennstoffzellen aus natürlichen Rohstoffen wie Erdgas. Elektroautos mit Wasserstoff- bzw. Brennzellen­antrieb erzielen hohe Reichweiten, sind kosteneffizient und lassen sich schnell nachladen.

3. Magnesium-Batterien

Die Magnesium-Batterie ähnelt der herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie. Anstelle von Lithium kommt jedoch Magnesium zum Einsatz. Es ist leichter zu gewinnen und in der Natur häufiger zu finden. Das vereinfacht die Batterieproduktion und senkt ihre Kosten. Außerdem kann eine Magnesium-Batterie bei gleichem Gewicht ungefähr doppelt so viel Energie speichern wie ein Lithium-Ionen-Akku. Entsprechend verdoppelt sich auch die Reichweite des E-Autos. Der Nachteil von Magnesium-Batterien: Sie verlieren sehr schnell an Kapazität.

4. Solarbetriebene Fahrzeuge

Elektrofahrzeuge mit Solarbetrieb sind noch nicht auf deutschen Straßen angekommen. In der Entwicklung sind Photovoltaik­anlagen für Kfz jedoch sehr präsent. Der Vorteil von Solarzellen auf dem Autodach: Sie wandeln Sonnen­strahlen direkt in elektrische Energie um und betreiben damit den Elektromotor. Zusätzlich zu den Solar­panelen benötigt das E-Auto einen Akku, der die um­ge­wandelte Sonnen­energie für die spätere Nutzung speichert.

Innenraum eines Elektroautos
Gut zu wissen: Effizienz und Umweltfreundlichkeit
Innenraum eines Elektroautos

Die Wissenschaft steht vor der Heraus­for­de­rung, den Elektroauto-Akku so effizient und so umweltfreundlich wie möglich zu machen. Folgende Aspekte stehen bei der künftigen Entwicklung im Vordergrund:

  • Verbesserung von Akku-Leistung und -Kapazität
  • Verlängerung der Lebensdauer von Elektroauto-Batterien
  • Senkung der Kosten in der Batterieproduktion
  • Reduzierung von Größe und Gewicht der E-Akkus
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Häufige Fragen
  • Auf welche Garantien sollte ich bei einer Elektroauto-Batterie achten?

    Wie bei jedem Elektrogerät ist auch bei der E-Auto-Batterie wichtig, dass die Garantiezeit ausreichend lang ist. Da der Akku das empfindlichste und teuerste Bauteil des Elektroautos ist, bieten die meisten Hersteller bis zu acht Jahre Garantie.
  • Sind Tausch-Akkus für E-Fahrzeuge bald Pflicht?

    Ob Austauschbatterien für E-Autos zum Standard werden, steht aktuell noch in den Sternen. Tesla hat sich bereits daran versucht und ist gescheitert. Die Idee dahinter: Anstatt das Elektroauto aufzuladen wechseln Sie lediglich den Akku aus. In China arbeiten Hersteller bereits an einer Standardisierung von Elektroauto-Akkus. Ob sich das Konzept einheitlicher Wechsel-Akkus in Europa durchsetzt, bleibt abzuwarten.
  • Reichen die Rohstoffe für Elektroauto-Batterien weltweit aus?

    Dass die Ressourcen für Elektroauto-Akkus in naher Zukunft ausgehen, ist unwahrscheinlich. Die Rohstoffvorkommen von Lithium und Kobalt, die für Lithiumbatterien erforderlich sind, sind relativ groß. Die globalen Lithiumressourcen liegen nach Angaben der US-Behörde United States Geological Survey (USGS) bei etwa 62 Millionen Tonnen.

    Laut einer Studie des Öko-Instituts kamen 2016 weltweit etwa 10.000 Tonnen Lithium in E-Auto-Akkus zum Einsatz. Im Jahr 2050 soll der Verbrauch Schätzungen zufolge bei 1,1 Millionen Tonnen liegen.

  • Wie berechne ich die Reichweite eines Elektroautos?

    Die Elektroauto-Reichweite berechnen Sie mithilfe der Batteriekapazität und des tatsächlichen Energieverbrauchs auf 100 Kilometern. Die Formel lautet:

    Reichweite (km) = Batteriekapazität (kWh) / Energieverbrauch (kWh/100 km) x 100

  • Wie lässt sich die Reichweite eines Elektroautos verbessern?

    Mit einer Batterieladung kommen moderne Elektrofahrzeuge inzwischen auf eine durchschnittliche Reichweite von 400 Kilometern. Sie hängt von Faktoren wie Fahrverhalten, Fahrzeuggewicht oder Reifenzustand des Elektroautos ab.

    Im Stadtverkehr beispielsweise erreichen Elektrofahrzeuge größere Reichweiten als auf der Autobahn. Das liegt daran, dass E-Pkw bei niedriger Geschwindigkeit weniger Strom verbrauchen und durch häufiges Bremsen ("Stop-and-Go") Energie zurückgewinnen (Rekuperation).

  • Haben Hybridfahrzeuge größere Reichweiten?

    Ein Hybridfahrzeug hat zwei verschiedene Motoren: einen herkömmlichen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als alternativen Antrieb. Plug-in-Hybride kommen im vollelektrischen Modus 40 bis 60 Kilometer weit. Rechnet man die Fahrleistung des Verbrennungsmotors hinzu, erreichen Hybridfahrzeuge mit rund 800 Kilometern deutlich höhere Reichweiten als moderne Elektroautos.
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