Wie lange die Antriebsbatterie eines Elektroautos hält, hängt von der in den Zellen verwendeten Chemie ab, aber auch von Umgebungstemperaturen, wie man damit umgeht und weiteren Faktoren. Nicht alle Informationen, die darüber im Internet kursieren, sind richtig, hat allerdings Christian Pogea festgestellt, der als Entwickler der unabhängigen Software Tesla Logger über reichlich Daten aus der Praxis verfügt. In seinem eigenen Blog hat er einige Erkenntnisse zu Batterie-Gesundheit und -Krankheiten zusammengefasst. Wir geben den Beitrag hier mit freundlicher Genehmigung leicht bearbeitet wieder.
Batterie-Mythen und -Wahrheiten
Bei YouTube gibt es viele Videos mit Empfehlungen für eine lange Lebensdauer von Elektroauto-Batterien. Leider aber sind viele davon nachweislich falsch, wie zum Beispiel der Tipp, möglichst langsam zu laden. Eine Ladung mit 3 Kilowatt bringt die Batterie nicht auf ihre Lieblingstemperatur von 30-40 Grad, und es findet eine unnötig lange chemische Reaktion statt, was sie ebenfalls nicht mag. Über die besten Tipps beim Laden habe ich hier schon geschrieben.
Reichlich Daten aus Tesla-Apps
Was befähigt mich, Dinge anzuzweifeln, die schon tausendmal bei YouTube & Co behauptet wurden? Erstens bin ich von Beruf Elektroniker: Ich kenne den Unterschied zwischen NCA (Lithium Nickel Cobalt Aluminium Oxid), NMC (Lithium Nickel Mangan Cobalt Oxid) und LFP/LiFePO4 (Lithium Eisen Phosphat). Ich kann mit den Begriff nickelreiche Akkus etwas anfangen und kenne auch die Unterschiede zwischen NMC 111, NMC 622 und NMC 811. Für mich waren diese Begriffe Teil meiner Ausbildung.
Vor allem aber stehen mir Daten aus ca. 6000 Fahrzeugen und damit Batterien von Tesla zur Verfügung, denn ich bin Entwickler der Software Tesla Logger und Mitentwickler von ScanMyTesla. Dadurch habe ich einen sehr großen, wenn nicht sogar den größten Datenbestand über Tesla-Batterien mit Ausnahme des Herstellers selbst. An den Daten kann ich erkennen, welche Folgen eine sehr hohe Ladegeschwindigkeit hat, welche Rolle Zelldrift spielt, was Degradation über die Lebensdauer der Batterie aussagt und viele weitere Dinge.
Degradation
Der mit Abstand größte Mythos betrifft die Themen Degradation und Restkapazität. Viele Leute glauben, dass eine Batterie „kaputt“ ist, wenn die Kapazität auf 50 Prozent oder die Reichweite auf 100 Kilometer oder einen anderen niedrigen Wert gesunken ist. Viele YouTuber, Gutachter und sogar Automobil-Clubs lesen die Batterie aus und stellen zum Beispiel eine Restkapazität von 94 Prozent nach drei Jahren fest. Aber was heißt das? Eigentlich nichts weiter, als dass das Elektroauto damit offensichtlich noch fährt. Wie lange noch? Keine Ahnung.
Ich selbst habe zum Beispiel ein Tesla Model S85 mit 640.000 Kilometern auf der Uhr mit einer Restkapazität von 84 Prozent gemessen. Dabei gibt es auch viele S85 mit 80 Prozent Restkapazität bei weniger als 150.000 Kilometern, die noch hervorragend gefahren sind. Viele würden jetzt vielleicht sagen: Die Batterie mit 640.000 Kilometern hält bestimmt noch einmal so lang. Aber im Gegenteil: Sie hatte einen so hohen Innenwiderstand, dass der Besitzer mehrere Male liegengeblieben ist, obwohl noch 80 Kilometer Restreichweite angezeigt waren. Supercharging von 10-90 Prozent hat zwei Stunden gedauert, und mit der Batterie waren höchstens noch vorsichtige Fahrten in 100 Kilometern Umkreis möglich.
Wie man also sieht, ist der Innenwiderstand der Batterie viel wichtiger als ihre Degradation bzw. Restkapazität. Eine Ausnahme sind hier Elektroautos mit relativ wenig Reichweite schon im Neuzustand wie der Nissan Leaf. Zusätzlich hat er mit der Zeit viel Kapazität verloren, sodass die Reichweite allein dadurch irgendwann unter 100 Kilometer sank.
In einem typischen “Batterie-Zertifikat” ist über den Innenwiderstand jedoch keine Silbe zu lesen. So gesehen ist es nicht einmal das Papier wert, auf dem es ausgedruckt wurde. Und selbst wenn sich das in Zukunft ändern sollte, müsste der Zertifikatsaussteller erklären, welche Werte gut und welche schlecht sind. Dafür wiederum müsste er wissen, ab welchen Widerstandswert ein Auto nicht mehr fährt. Dazu müssten alle Anbieter eine Datenbank mit kaputten Batterien und deren Innenwiderständen führen – die sie nicht haben.
Ich dagegen kann anhand meiner Daten über 6000 Elektroautos von Tesla erkennen, welche Batterie bei welchem Widerstandswert unbrauchbar wird. Für Model 3 und Model Y kann ich noch keine genauen Werte nennen,, obwohl viele Model 3 ab 2017 darunter sind, also aus einer Zeit, in der es dieses Elektroauto in Europa noch gar nicht gab. Für genauere Angaben brauche ich noch mehr Daten. Schon jetzt dürfte aber klar sein: Aufgrund des hohen Nickel-Gehalts in der Batterie werden wir so hohe Kilometer-Leistungen wie beim Model S nicht oft sehen.
Gleichstrom- und Wechselstrom-Laden
Oft hört man: Wenn eine Batterie einen niedrigen Gleichstrom-Anteil aufweist, also wenig schnelles Laden erlebt hat, dann ist das gut. Schnellladen soll ja schädlich für sie sein. Aber auch das ist ein Mythos. Ich habe in meiner Datenbank viele Fahrzeuge mit 300.000 Kilometern auf der Uhr und nahezu 100 Prozent Supercharging-Anteil. Wenn diese Fahrzeuge keine hohen Belastungen hinter sich hatten, nicht viele Stunden lang mit zu 100 Prozent vollem Akku standen und nicht mit hohen Geschwindigkeiten unterwegs waren, werden sie noch lange fahren. Auch das kann man wieder am Innenwiderstand der Batterie beurteilen.
Zelldrift
Ein ebenfalls wichtiger Faktor ist die Zelldrift, also die Abweichung der Spannung einzelner Zellen inmnerhalb einer Batterie. Wenn sie bei Model S oder Model X im Stand 60 mV erreicht hat, ist mindestens ein Modul im Akku am Ende. Manche Batterie-Zertifikate enthalten tatsächlich eine Angabe dazu. Dann heißt es zum Beispiel: „5mV Zelldrift ist ein guter Wert“. Falsch ist das nicht, aber es sagt für sich genommen nichts aus. Wenn das Fahrzeug lange stand und genügend Zeit hatte, um die Drift durch Balancing auszugleichen, kann es sogar sein, dass ein Modul kaputt ist, obwohl gute Werte angezeigt werden. Für aussagekräftigere Daten muss man hier einen längeren Belastungstest machen. Wurde die Batterie in fünf Minuten ausgelesen, sind sie in den meisten Fällen wertlos.
Durchschnittliche Lebenserwartung
Lithiumbasierte Batterien haben eine zyklische und eine kalendarische Lebensdauer. Man kann sie je nach Zellchemie mehr oder weniger oft komplett be- und entladen. Ein Vollzyklus bedeutet entweder einmal von 100 Prozent auf 0 Prozent und dann wieder 100 Prozent oder zweimal von 100 Prozent auf 50 Prozent und umgekehrt.
Die kalendarische Alterung bezieht sich auf das reine Alter der Batterie. Mit anderen Worten: Selbst wenn man das Fahrzeug nicht bewegt, lässt die Batterie langsam nach. Einen 50 Jahre alten Tesla mit der ersten Batterie werden wir wohl nicht erleben.
Model S85
Bei den Batterien in Tesla Model S85 kann man nach meinen Daten mit durchschnittlich 1200 Vollzyklen rechnen. Das sind je nach Fahrweise etwa 350.000 Kilometer. Es gibt zwar viele, die schon 450.000 Kilometer hinter sich haben, aber es auch viele kaputte mit 250.000 Kilometern.
Model S75 / S90 / S100
Die Batterien in Tesla Model S75 / S90 / S100 Batterien haben eine andere Zellchemie und sind deutlich besser: Hier ist mit durchschnittlich mehr als 1500 Vollzyklen zu rechnen.
Model X
In Model X stecken prinzipiell die gleichen Akkus wie in Model S, aber weil sie durch den höheren Verbrauch stärker belastet werden, sinkt die durchschnittliche Lebenserwartung. Allerdings nicht drastisch, 1000 Vollzyklen sind auch hier locker drin.
Model 3/Y (NCA)
Model-3-Batterien haben praktisch nichts mit denen im Model S gemeinsam, außer vielleicht, dass jeweils Lithium verwendet wird. Aus Kostengründen hat Tesla den Kobaltgehalt beim Model 3 stark reduziert und dafür den Nickelanteil erhöht. Diese so genannten nickelreichen Batterien sind bekannt dafür, schneller zu altern und auch weniger Vollzyklen zu schaffen. Mit der Einführung hat Tesla die Batterie-Garantie auf 192.000 Kilometer bei Model 3 Long Range und auf 160.000 Kilometer für Standard-Range-Fahrzeuge limitiert. Ich habe allerdings einige davon mit mehr als 200.000 Kilometern in meiner Datenbank, die keinerlei Probleme machen. Selbst wenn man nur 1000 Vollzyklen annimmt, wären trotzdem mehr als 300.000 Kilometer möglich. Man darf nicht vergessen: Durch den geringeren Verbrauch werden die Zellen auch weniger belastet.
Model 3 (LFP)
Lithium-Eisenphosphat-Akkus sind bekannt für extrem viele mögliche Zyklen. 5000 Zyklen sind bei schonendem Gebrauch keine Seltenheit. Auch Elon Musk spricht von 1,6 Millionen Kilometern. Wie passt dazu, dass die Tesla-Garantie dafür trotzdem nur bis 160.000 Kilometer gilt? 1,6 Millionen Kilometer wären etwa 5000 Vollzyklen, aber: LFP-Akkus mögen keine Kälte. Bei BYD erlischt sogar die Garantie für Heimspeicher, wenn man sie unter -5°C betreibt. Deswegen werden die Batterien vorgewärmt, um einer vorzeitigen Alterung entgegenzuwirken.
Wie viel Schaden eine Batterie bei jedem Einsatz unter -5°C nimmt, wissen wir nicht. Ich selbst habe noch keine einzige LFP-Batterie in meiner Datenbank, die durch Vollzyklen kaputt gegangen wäre, und es stehen mehrere Model 3 mit mindestens 150.000 Kilometern darin. Ich kann mir gut vorstellen, dass eine solche Batterie in Kalifornien oder Florida mehr als eine Million Kilometer schafft, aber in Norwegen oder Schweden mit Sicherheit nicht. Aber um sehr ehrlich zu sein: Das Model 3 ist das erste Blechfahrzeug von Tesla. Lancia hat damit viele Jahre Erfahrung, und deren Fahrzeuge bekommen Rostlöcher, bevor sie zehn Jahre alt sind. Ich bin mir ziemlich sicher, dass es beim Model 3 nicht besser sein wird. Insofern spielt bei ihrer Erstnutzung im Elektroauto keine Rolle, ob die Batterie nur 300.000 Kilometer oder 1,6 Millionen Kilometer hält.
Andere Hersteller
Da mir für andere Hersteller keine Massendaten vorliegen, möchte ich auch nicht im Detail darüber schreiben. Die oben geschilderten Zusammenhänge gelten aber grundsätzlich auch für sie, und ich möchte auf zwei Beispiele kurz eingehen. Auf der negativen Seite wäre das der Nissan Leaf mit seiner ausgeprägten Degradation. Dieses Elektroauto zeigt, dass es auch schlechte Batterien geben kann.
Das positive Beispiel ist der Hyundai Ioniq 28kWh: Dieses Fahrzeug hat meiner Meinung nach eine der besten Batterien auf dem Markt. Die Batterie wird weder aktiv gekühlt noch beheizt, trotzdem mit 2,5 C geladen, und zwar von 5-90 Prozent (2.5 C bedeutet, dass mit der 2.5-fachen Leistung der Kapazität geladen werden kann, bei 28 Kilowattstunden also mit bis zu etwa 70 Kilowatt). In 18 Minuten war die Batterie voll. Ein Tesla Model 3 kann davon nur träumen. Alle waren anfangs derselben Meinung: Der Ioniq wird kaum 100.000 Kilometer schaffen, dann ist die Batterie hinüber. Doch mittlerweile fahren viele Ioniq mit über 300.000 Kilometern herum. Bei der kleinen Batterie entspricht das etwa 1700 Vollzyklen. Für mich ist sie aktuell die Wunderbatterie. Was sie wohl könnte, wenn Hyundai sie mit einer Flüssigkühlung ausgestattet hätte – vielleicht 10 Minuten zum vollen Laden?
Wie schone ich meine Batterie?
Akkutemperatur
Aus wissenschaftlichen Studien wissen wir, dass die Temperatur großen Einfluss auf die Batterie-Lebensdauer hat. Ein Tesla in Süditalien wird wohl länger fahren als dasselbe Modell in Norwegen. Ebenso ist ein Garagenwagen besser als einer, der bei tiefen Minusgraden draußen steht. Fahren wir mit eiskalter Batterie zum Supercharger, ärgern wir uns manchmal über nur 30 Kilowatt Ladeleistung. Aber genau damit wird die Batterie geschont. Wissenschaftliche Literatur sagt ganz klar: Ob man eine Batterie lädt oder entlädt, spielt erstmal keine Rolle. Ionen wandern von der Anode zur Kathode oder eben umgekehrt.
Aber was heißt das für uns Elektroauto-Fahrer? Ist die Batterie eiskalt, dann sollten wir sie nicht mit mehr als 30 Kilowatt laden – aber eben auch nicht mit mehr entladen. Aber stellen wir uns mal vor, das Batteriemanagement-System (BMS) würde uns bei kalter Batterie verbieten, mit mehr als 30 Kilowatt (41 PS) zu beschleunigen. So ein Fahrzeug würde niemand kaufen. Also sagt der Hersteller: Wir hoffen auf die Vernunft des Fahrers, dass er bei kaltem Akku nicht mit 500 PS durch die Gegend heizt. Wer seinen Akku schonen möchte, sollte ganz langsam fahren, so lange die Batterie noch kalt ist. Zu erkennen ist das bei Tesla an der eingeschränkten Rekuperation.
Range Mode
Fahrer von Model S oder Model X kennen die Funktion “Range Mode”, mit der unter anderem die Akkuheizung abgeschaltet wird. Das schadet der Batterie allerdings sehr! Leider kann ich über die Tesla-API nicht abrufen, wann Fahrzeuge den Range Mode verwenden und welche konkreten Auswirkungen das hat, aber wissenschaftliche Studien sind sich in dieser Hinsicht grundsätzlich einig.
Starke Beschleunigung / schnelles Fahren
Starke Beschleunigung und schnelles Fahren führen dazu, dass die Zellen schnell heiß werden, und wie oben erwähnt ist das nicht gut. Vor kurzem war ein Tesla mit knapp 300.000 Kilometern und fast 100 Prozent Supercharging-Anteil zum Auslesen bei mir. Trotzdem hatte er einen sehr guten Innenwiderstand. An Verbrauch und wenig Rekuperation konnte ich erkennen, dass er extrem sparsam und vermutlich auch sehr vorausschauend gefahren worden war. Mehr als 120 km/h hatte das Fahrzeug noch nie gesehen und vermutlich auch nie ein voll durchgetretenes Strompedal. Ich kann mir gut vorstellen, dass der Akku 500.000 Kilometer schaffen wird.
Laden im Winter
Im Winter sollte man möglichst mindestens eine halbe Stunde vor der Fahrt das Auto laden, sodass durch den Ladevorgang die Batterie (kostenlos) schonend gewärmt wird. Das steigert die Lebensdauer und senkt den Verbrauch. Ich stecke abends bei mir das Ladekabel ein und gebe eine geplante Ladung ab 7 Uhr vor. Wenn ich dann vor 8 Uhr losfahre, habe ich meist eine warme Batterie.
Hohe Ladestände vermeiden
100 Prozent Ladestand sollte man wenn möglich vermeiden. Wenn man ihn doch braucht, sollte man anschließend so schnell wie möglich losfahren – am besten nach weniger als einer Stunde. Grundsätzlich sollte man Tesla-Batterien maximal auf 90 Prozent laden, und Model 3 mit Panasonic-Batterie maximal auf 80 Prozent. LFP-Akkus würde ich ebenfalls nur bis 90 Prozent laden und einmal im Monat bei 100 Prozent über Nacht stehen lassen, damit ein Top Balancing laufen kann.
Nicht komplett leer fahren
Auch wenn eine Art Wettbewerb daraus geworden zu sein schein, nach 0 Prozent angezeigtem Akkustand noch möglichst weit zu fahren, würde ich davon Abstand nehmen. Damit schadet man nur der Batterie. Kurze Ladehübe, also eher häufiges Laden, ist nachweislich am schonendsten.
Was Batterien kaputt macht
Ich kann nach dem Auslesen recht gut beurteilen, ob eine Batterie in den nächsten 50.000 Kilometern oder eher in den nächsten 200.000 Kilometern kaputtgehen wird, weil ich eine große Datenbank mit Innenwiderständen habe und auch die Zelldrift nach einer Belastung gut vergleichen kann. Dennoch kann ein Akku morgen nicht mehr nutzbar sein, obwohl ich vielleicht vorher behauptet habe, dass er locker noch 100.000 Kilometer schaffen müsste. Habe ich doch genauso wenig Ahnung wie andere Leute, die einfach nur die Degradation aus ScanMyTesla ablesen? Nein.
Wasserschaden
Die meisten Defekte an Batterien sind Wasserschäden. Zwar behauptet Elon Musk, ein Tesla könne für kurze Zeit sogar schwimmen. Das ist richtig, bleibt aber nur dann ohne Folgeschäden, wenn die Akku-Dichtung intakt ist. Die Dichtung und die Entlüftungsventile werden mit der Zeit porös und sind dann nicht mehr dicht. Kondenswasser und Regen können in das Akkupaket eindringen und vor allem die Platine und manchmal einzelne Zellen beschädigen. Tatsächlich gibt es einen stillen Rückruf von Tesla, bei dem diese Dichtungen kostenlos ersetzt werden. Gehört man zu den Glücklichen, die noch nie ein Problem mit ihren Tesla hatten und noch nie einen Service gebucht haben, besteht also eine erhöhte Gefahr, dass früher oder später die Dichtung kaputt ist. Fällt die Batterie deswegen nach Ablauf der Garantie aus, ist das extrem ärgerlich und sehr teuer.
Mein Tipp dazu: Bei Tesla nachfragen, ob die Dichtung schon getauscht wurde. Wenn nicht, dann würde ich anfragen, ob sie sich die Batterie anschauen könnten oder ob es erfahrungsgemäß jetzt notwendig wäre. Nach der Garantie würde ich mit einem Schaden eher nicht zu Tesla gehen: Einige freie Werkstätten reparieren Batterien für ein Bruchteil der Kosten, indem sie meist nur eine Platine tauschen. Den „Wasserstand” einer Batterie kann ich mit ScanMyTesla leider nicht auslesen, sodass sich so ein Ausfall damit nicht voraussagen lässt.
Defektes Modul
Ist die Kapazität oder der Innenwiderstand eines Moduls deutlich kleiner als bei den anderen Modulen, erreicht es die maximale Lade- und Entlade-Endspannung viel schneller. Bei Tesla gibt dann irgendwann das BMS auf und meldet “Maximaler Batterieladestand reduziert”. Beim Auslesen kann man, wenn man einen Belastungstest macht, oft ein Modul erkennen, das in naher Zukunft kaputtgehen wird. Leider kommt dergleichen auch ganz spontan vor, indem mehrere Zellen durch einen Kurzschluss vom Akku getrennt werden. Jede einzelne Zelle ist mit einer kleinen Sicherung verbunden, damit es bei einem Kurzschluss in einer Zelle nicht zum Brand kommt. So etwas lässt sich durch Auslesen ebenfalls nicht vorhersagen.
Mein Tipp: Nach der Garantie auf keinen Fall zu Tesla. Spezialisierte Werkstätten bieten einen vergleichsweise günstigen Tausch einzelner Module an.
Jenseits der Batterie-Lebensdauer
Hat ein Elektroauto mehr als 400.000 Kilometer hinter sich und alle Module sind hochohmig, dann erreicht man meist die Endgeschwindigkeit nicht mehr. Die Ladeleistung bricht nach wenigen Sekunden ein und Supercharging von 10 Prozent auf 80 Prozent dauert 1,5 Stunden oder mehr. In solchen Fällen hilft auch der Tausch eines Moduls nicht mehr, denn dann sind alle am Ende ihrer Lebensdauer. Die Module lassen sich mit Sicherheit noch viele Jahre in einem Heimspeicher verwenden, aber der Betrieb in einem Fahrzeug ist nicht mehr sinnvoll möglich. Dann kann aber eine gebrauchte Batterie helfen. In eine 85er-Batterie würde ich persönlich kein Geld investieren. Eine 90er ist deutlich besser, aber ob sich diese Investition rechnet, muss jeder für sich entscheiden. Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist bei einer solchen Fahrleistung auch das Fahrwerk kaputt, und viele andere Komponenten nähern sich diesem Zustand.
Batterie-Ausfall früh erkennen
Was sind die ersten Hinweise auf eine kaputte Batterie? Erreicht das Fahrzeug nicht mehr die Endgeschwindigkeit, dann ist das ein Anzeichen für einen hohen Innenwiderstand. Alternativ kann Tesla auch etwas an der Firmware verändert haben, um den Akku zu schonen. Mit ScanMyTesla kann man beim langen Beschleunigen auf der Autobahn beobachten, wie viel Leistung maximal aus der Batterie gezogen wird, wenn sie warm und zu mindestens 80 Prozent gefüllt ist.
Ich habe oben zwar behauptet, dass die Degradation zumindest bei Tesla keine große Rolle spielt und ich in den seltensten Fällen eine Korrelation zu einer kaputten Batterie beobachten konnte. Trotzdem kann es nicht schaden, sie zu beobachten. Dazu lädt man sein Fahrzeug von 10 Prozent bis 100 Prozent mit 11 Kilowatt auf und vergleicht die Werte mit den Angaben unter https://teslalogger.de/degradation.php. Gibt es eine große Diskrepanz, sollte sich jemand Kundiges den Akku näher ansehen.
Lässt sich das Fahrzeug nicht mehr auf 100 Prozent laden, stimmt etwas nicht. Erreichen alle Module bis auf eines die Ladeschluss-Spannung, dann sollte man das über die nächsten Wochen beobachten.
Schaltet sich das Fahrzeug ab, obwohl noch mehr als 5 Prozent Akkustand angezeigt sind, ist das ebenfalls ein Warnsignal. Allerdings habe ich auch schon Fahrzeuge gemessen, die solche Schwächen zunächst zeigten, sich aber nach ein paar Wochen erholt haben. Ganz eindeutig sind die verschiedenen Signale also nicht, aber mit genügend Daten kann man der Akku-Gesundheit recht gut auf die Spur kommen.
