Ladezyklus: Definition, Mythen und Tipps

Der Akku-Ladezyklus ist ein zentrales Konzept in der Elektromobilität. Er beschreibt, wie oft ein Akku aufgeladen und entladen werden kann, bevor seine Leistung nachlässt. Dieser Vorgang beeinflusst direkt die Nutzungsdauer und Effizienz von Elektrofahrzeugen. Im folgenden Glossarartikel konzentrieren wir uns darauf, den Begriff Ladezyklus detailliert zu erläutern und seine Bedeutung im Kontext der Elektromobilität zu verdeutlichen. 

Volle Ladung Wissen zu Ladezyklus auf einen Blick

• Ein Ladezyklus beschreibt den Prozess des vollständigen Auf- und Entladens eines Akkus.  
• Von Teilzyklen spricht man, wenn die Batterie nur teilweise entladen und geladen wird, z. B. von 40 % auf 80 %.
• Die Anzahl der Ladezyklen gibt einen Hinweis auf die Lebensdauer eines Akkus. Moderne Elektrofahrzeug-Akkus können Hunderte bis Tausende von Ladezyklen durchlaufen, bevor sie einen signifikanten Kapazitätsverlust erleiden.
• Ladeverhalten, Temperatur und Tiefentladung können die Anzahl der effektiven Ladezyklen eines Akkus beeinflussen. 

Was versteht man unter Akku-Ladezyklus? 

Ein Ladezyklus startet, wenn ein Elektrofahrzeug an eine Ladestation angeschlossen wird und endet, sobald das Aufladen abgeschlossen ist. Ein Lade- bzw. Entladevorgang muss nicht immer von 0 % auf 100 % oder von 100 % auf 0 % erfolgen. Auch wenn der Akku von 20 % auf 80 % aufgeladen und anschließend entladen wird, handelt es sich immer noch um einen Ladezyklus – genauer gesagt, um einen Teilzyklus.

Die Anzahl der Ladezyklen, die eine Batterie durchläuft, bevor ihre Kapazität spürbar nachlässt, wird als Lebensdauer bezeichnet. Bei Elektrofahrzeugen ist die Lebensdauer der Batterie sehr wichtig, da sie sich auf die Reichweite und die Leistung auswirkt.

Side Fact:
Batterietechnologie und -materialien werden ständig weiterentwickelt. Dadurch können die Akkus mehr Ladezyklen durchlaufen und haben eine längere Lebensdauer. 

Wie wirken sich Ladezyklen auf E-Auto-Batterien aus?

Ladezyklen beeinflussen die Haltbarkeit und Leistung von Elektrofahrzeug-Akkus. Das liegt daran, dass Batterien keine unbegrenzte Lebenszeit haben: Jeder Ladezyklus hat eine direkte Auswirkung auf die Gesamtlebensdauer.

Ein Akku hält ungefähr acht bis zehn Jahre. Das sind in etwa 500 bis 1.000 Ladezyklen bzw. eine Gesamtfahrleistung von 50.000 bis 100.000 Kilometern (pro Ladezyklus kommt das E-Auto durchschnittlich 100 Kilometer weit). Moderne Lithium-Ionen-Akkus halten dank weiterentwickelter Technologie bis zu 3.000 Ladezyklen aus.

Nach mehreren Ladezyklen verringert sich die Kapazität des Akkus. Das bedeutet, dass die Fähigkeit der Batterie, Energie zu speichern und abzugeben, mit der Zeit abnimmt. Dies hat direkte Auswirkungen auf die Reichweite des Elektroautos: Je mehr Ladezyklen die Batterie durchläuft, desto geringer wird die Distanz, die das Fahrzeug mit einer vollen Ladung zurücklegen kann. Dieser Effekt ist auf natürliche Alterungsprozesse des Batteriematerials zurückzufahren.

Ein guter Vergleich hierfür ist das Smartphone. Wer kennt diese Situation nicht: Nachdem das geliebte Handy bereits mehrere Jahre hinter sich hat, muss man gefühlt alle zwei Stunden zum Ladegerät greifen, weil der Akku wesentlich schneller leer wird als zu Beginn. Genau dieses Szenario ist mit der Akkuleistung zu begründen, welche mit der Zeit abnimmt.

Wer die Ladezyklen versteht und den Akku richtig wartet, kann die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der Batterie signifikant verlängern. Durch gezielte Maßnahmen wie etwa schonendes Laden oder Vermeidung von Tiefentladung kann der Verschleiß minimiert werden. 

Wie unterscheiden sich Teilzyklen von einem Ladezyklus? 

Ein Teilzyklus bedeutet, dass ein Akku nur teilweise entladen oder aufgeladen wird. Stellen Sie sich vor, ein Akku wird von 40 % auf 80 % aufgeladen und dann wieder entladen, ohne jemals 0 % oder 100 % zu erreichen. Das ist ein Beispiel für einen Teilzyklus. 

Auswirkungen von Teilzyklen auf die Akkugesundheit

Das Laden in Teilzyklen kann sich auf die Gesundheit eines Akkus sowohl positiv als auch negativ auswirken. Um eine optimale Lebensdauer und Leistung der Batterie zu erzielen, ist es wichtig, ein Gleichgewicht zwischen Teil- und Vollladezyklen zu finden. Es ist sinnvoll, die Batterie regelmäßig vollständig zu laden, um den Memory-Effekt zu vermeiden und die Batterieanzeige auf dem richtigen Wert zu halten.

Side Fact:
Von einem Memory-Effekt spricht man, wenn der Akku vergisst, seine volle Kapazität zu nutzen. Das kommt dann zustande, wenn man die Batterie immer in einem bestimmten Bereich lädt. Lithium-Ionen-Akkus in E-Autos sind von diesem Effekt jedoch nicht betroffen, weshalb das Fahrzeug ohne Bedenken in Teilzyklen geladen werden kann. 

Was beeinflusst die Lebensdauer von Akkus?

Ein Akku wird nicht nur durch das einfache Laden und Entladen belastet. Es gibt verschiedene interne und externe Faktoren, die die Anzahl der Ladezyklen sowie die Gesundheit des Akkus beeinflussen:

• Ladeverhalten: Eine Batterie steht unter Stress, wenn sie ständig vollständig entladen und aufgeladen wird. Durch das Teilladen kann die Lebensdauer des Akkus verlängert werden, wie vorhin erwähnt. Eine Studie zeigt beispielsweise, dass eine Batterie, die nur zwischen 75 % und 25 % geladen wird, länger hält als eine Batterie, die ständig von 100 % auf 25 % entladen wird.
• Temperatur: Batterien sind temperaturempfindlich. Hitze führt dazu, dass die Kapazität schneller abnimmt. Ein Akku, der bei 40 °C gelagert wird, verliert beispielsweise schneller an Leistung als ein Akku, der bei 25 °C gelagert wird. Daher sollten Elektrofahrzeuge nicht für längere Zeit an sonnigen oder heißen Orten geparkt werden.
• Ladespannung: Eine höhere Spannung beim Laden kann zwar die Kapazität eines Akkus erhöhen, aber auch seine Lebensdauer verkürzen. Wenn dieser kontinuierlich mit 4,20 V pro Zelle geladen wird, hat er weniger Ladezyklen als ein Akku, der nur mit 4,10 V pro Zelle geladen wird.

Welcher Akku-Typ steckt in E-Autos?

Akkus sind das Herzstück vieler moderner Geräte und Fahrzeuge. Es gibt verschiedene Akkutypen, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben:

Der gängigste Akkutyp für Elektrofahrzeuge ist der Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide. Dieser hat eine gute Balance zwischen hoher Energiedichte, Lebensdauer und Kosten. Er wird in vielen modernen Elektrofahrzeugen verwendet, von Mittelklasse-Elektroautos bis hin zu High-End-Modellen.  

Side Fact: 
Die Energiedichte gibt an, wie viel Energie in einem bestimmten Volumen oder einer bestimmten Masse eines Materials gespeichert werden kann. In der Tabelle wurde die gravimetrische Energiedichte (gemessen in Wh/kg) herangezogen. Dadurch erkennt man, wie viel Energie pro Gewichtseinheit gespeichert wird. Ist diese Dichte hoch, kann viel Energie bei geringem Gewicht gespeichert werden.  

Ein Beispiel: Lithium-Ionen-Batterien haben eine höhere Energiedichte als Blei-Säure-Batterien. Das bedeutet, dass Lithium-Ionen-Batterien bei gleichem Gewicht oder Volumen mehr Energie speichern können, was sie besonders geeignet für Anwendungen macht, bei denen Gewicht und Größe wichtig sind, wie z. B. in Smartphones oder Elektroautos.

Lithiumeisenphosphat ist ein weiterer Batterietyp, der in einigen Elektrofahrzeugen verwendet wird, insbesondere wenn eine höhere Sicherheit oder eine längere Lebensdauer erforderlich ist. Diese Batterie hat eine niedrigere Energiedichte als NMC, ist aber thermisch stabiler und hält länger.

Ende 2022 hat das EU-Parlament eine neue Batterieverordnung (BATT2) beschlossen, in welcher der Umgang mit diesen neu definiert wurde. Was genau das für die E-Auto-Industrie & Co. bedeutet, können Sie in unserem Blogbeitrag nachlesen.

5 Mythen rund um die Ladezyklen von Elektrofahrzeugen 

Mythos 1: Die Batterie eines Elektrofahrzeugs muss vor der ersten Fahrt vollständig aufgeladen werden.

Moderne Elektrofahrzeug-Batterien benötigen keine spezielle Erstladung. Sie können sofort nach dem Kauf des Fahrzeugs genutzt werden.

Mythos 2: Die Batterie eines Elektrofahrzeugs sollte immer vollständig entladen werden, bevor sie wieder aufgeladen wird.

Wenn der Akku eines Elektroautos vollständig entladen wird, kann dies die Lebensdauer der Batterie verkürzen. Es ist besser, das Auto regelmäßig aufzuladen, bevor der Akku komplett leer ist.

Mythos 3: Es ist schädlich, die Batterie eines Elektrofahrzeugs über Nacht aufzuladen.

Moderne Ladesysteme sind so konzipiert, dass sie den Ladevorgang stoppen, sobald die Batterie vollständig aufgeladen ist. Ein Überladen ist daher in der Regel nicht möglich.

Mythos 4: Elektrofahrzeug-Batterien haben ein Gedächtnis und gewöhnen sich an bestimmte Ladezyklen.

Dieser Mythos stammt aus der Zeit der Nickel-Cadmium-Akkus. Moderne Lithium-Ionen-Akkus in Elektrofahrzeugen haben kein Gedächtnis und können ohne Bedenken in beliebigen Ladezyklen aufgeladen werden.

Mythos 5: Kälte schadet der Batterie eines Elektrofahrzeugs nicht.

Extreme Temperaturen, insbesondere Kälte, beeinträchtigen die Leistung und Reichweite eines Elektrofahrzeugs. Daher sollte das E-Auto in solchen Situationen in einer Garage oder an einem geschützten Ort parken. 

 
Das waren allerdings noch längst nicht alle Mythen, welche über E-Autos im Internet kursieren. In unseren Blogbeiträgen klären wir die gängigsten Mythen auf. Hier geht es zu Teil 1 und Teil 2.