Eine bahnbrechende Studie, die Mythen über Batteriedegradation widerlegt: EV‑Batterien sind tatsächlich für eine lange Lebensdauer gebaut

Die Einführung von Elektrofahrzeugen wächst weltweit, wobei fast jedes fünfte im Jahr 2023 verkaufte Auto elektrisch ist. Während Elektrofahrzeuge weiterhin neue Rekorde aufstellen, gibt es bei den Menschen Bedenken hinsichtlich der Lebensdauer ihrer Batterien. 

Die Batterietechnologie steht im Zentrum der EV‑Revolution, da sie diese Fahrzeuge antreibt und ihre Ladegeschwindigkeit, Reichweite und Gesamtleistung bestimmt. Elektrofahrzeuge verwenden typischerweise wiederaufladbare Lithium‑Ion‑Batterien, die eine hohe Energiedichte besitzen und somit mehr Leistung für ihre Größe liefern.

Die Langlebigkeit der Batterie bleibt jedoch ein zentrales Anliegen der Verbraucher, neben Reichweitenangst sowie Ladezeit und -infrastruktur, da diese Technologie ihre Wahrnehmungen beeinflusst. Da die Verbraucherwahrnehmung über die Technologie eine Schlüsselrolle bei der Förderung der EV‑Adoption spielt, ist es wichtig, ihre Bedenken und Erwartungen zu verstehen. 

Die Sache ist, dass soziale Medien und Nachrichtenartikel dazu beitragen, die Wahrnehmung eines hohen Restwertverlustes von Elektrofahrzeugen aufgrund von Batteriedegradation zu formen. 

Mit gebrauchten EVs die beschrieben werden von den Medien als ”lying on the shelves like lead,” bezeichnet werden, wobei behauptet wird, dass die schnelle Alterung der Batterie die Reichweite erheblich reduziert, hat dies dazu geführt, dass viele Verbraucher gebrauchte EVs als unbrauchbar ansehen. 

Daher hat eine neue Studie die Aufgabe übernommen zu prüfen, ob die Bedenken hinsichtlich einer vorzeitigen Alterung tatsächlich gerechtfertigt sind. Außerdem wurden über 7.000 Fahrzeuge analysiert, um tiefgehende Einblicke in die Batterielebensdauer und den Restwert von Fahrzeugen zu bieten. 

Durchgeführt von AVILOO, einem globalen Marktführer im Bereich Batteriediagnostik für Elektroautos und Plug‑in‑Hybridfahrzeuge, zeigt die Studie, dass EV‑Batterien auch bei intensiver Nutzung eine lange Service‑Lebensdauer aufweisen. 

Während die Lebensdauer von Batterien je nach Hersteller und Alter variiert, können sie erwartet werden mit der Lebensdauer von Antriebsstrangkomponenten in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE) zu konkurrieren und diese sogar zu übertreffen. 

Die Studie ergab, dass die meisten Batterien mehr als 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität behalten und damit weit über die übliche Garantiezeit hinaus nutzbar sind. Technologische Fortschritte tragen tatsächlich dazu bei, die Leistung und Haltbarkeit der Batterien zu erhöhen, was vom Nutzer weiter optimiert werden kann. 

Was bestimmt tatsächlich die Langlebigkeit einer Batterie?

Wenn man untersucht, was genau bestimmt, wie lange die Batteriegesundheit hält, ergab die Studie, dass es ihre Restkapazität ist, die die Entscheidung bestimmt.

Ähnlich wie Dinge im Laufe der Zeit abnutzen und ihr Potenzial verlieren, tun dies auch Batterien. Die Kapazität und Effizienz einer Batterie werden natürlich reduziert mit der Zeit. Dieser Prozess wird bezeichnet zu als calendar aging, which is time-related, and cyclical aging, which is usage-related.

Kalendermodellierung ist das Ergebnis, dass sich die chemischen Strukturen innerhalb der Batteriezellen im Laufe der Zeit verändern, selbst wenn sie nicht aktiv genutzt werden . Unterdessen entsteht zyklische Alterung durch die Belastung wiederholter Lade‑ und Entladezyklen. 

Zusammen degradieren diese beiden Prozesse den Zustand der Batterie (SoH) und beeinträchtigen sowohl ihre Energiespeicherkapazität als auch die Gesamtleistung negativ. 

SoH ist hier eine Schlüsselgröße, die den Grad der Batteriedegradation widerspiegelt, jedoch gibt es keine standardisierte Definition dafür, da Hersteller unterschiedliche Berechnungsmethoden und Ziele verwenden. Die Studie hingegen nutzte sie, um einfach ausschließlich auf die Batteriekapazität zu verweisen.

Wie stark ist nun die Batteriedegradation unter realen Bedingungen? Um die Antwort auf diese Frage zu finden, nutzte die Studie zunächst 50 Fahrzeuge aus der P3‑Elektrofahrzeugflotte, um die Batteriedegradation zu untersuchen, indem das Fahr- und Ladeverhalten der Besitzer berücksichtigt wurde, um die Unterschiede zwischen Nutzung und Herstellern zu erfassen.

Anschließend nutzte Aviloo Daten von mehr als 7.000 Fahrzeugen mit bis zu 300.000 Kilometern Laufleistung für eine detaillierte quantitative Analyse der Batteriedegradation in Relation zur Kilometerleistung.

Im Gegensatz zu anderen Studien, die akademische und Labordaten nutzten, verwendete diese Studie reale Fahrzeugdaten, die es ermöglichten, externe Einflüsse zu berücksichtigen. Aviloo, das Batteriediagnosen durchführt, hat über 60.000 Kapazitätstests durchgeführt. 

In diesen Tests verbindet der Benutzer die AVILOO Box mit der OBD‑Schnittstelle des Fahrzeugs und fährt, bis die Batterie von 100 % auf 10 % abfällt. Während dieser Zeit sammelt die Box weiterhin Daten und überträgt sie in Echtzeit an die Unternehmensserver, die die Daten dann validieren und analysieren. Dies ermöglicht es ihnen, den SoH der Batterie bereitzustellen, wobei berechnet wird indem die aktuell extrahierbare Energie mit der Energie verglichen wird, die bei einer neuen Batterie verfügbar ist.

Batteriedegradation verläuft weitaus langsamer als angenommen 

Bei Elektronikgeräten sorgen sich Verbraucher stets um ihre Batterien. Wie lange halten die Geräte mit einer Ladung? Sollten sie den ganzen Tag über geladen werden? Es gibt viele Fragen, und das gilt ebenso für Elektrofahrzeuge, die teuer sind, noch mehr als ihre ICE‑Gegenstücke.

Also, ist es logisch, dass es auch bei Elektrofahrzeugen ernsthafte Bedenken hinsichtlich der Batteriedegradation gibt. 

Diese Bedenken sind jedoch weitgehend unbegründet, da die Studie zeigte, dass die Kapazitätsdegradation der Batterie viel langsamer ist als das, was angenommen wurde. 

Diese Degradation tritt hauptsächlich in den Anfangsphasen auf. In den ersten 30.000 Kilometern beschleunigt sich die Kapazitätsdegradation zunächst, stabilisiert sich dann und verläuft fast linear. Die Beobachtung der Felddaten bestätigt, dass die Batteriedegradation in den späteren Nutzungsphasen deutlich geringer ist als in der Anfangsphase. 

Was den anfänglichen Kapazitätsverlust verursacht, ist die SEI‑Schicht (Solid Electrolyte Interphase), die sich während der ersten Lade‑ und Entladezyklen auf der Anode bildet. Wenn diese Schicht entsteht, wird Lithium in Degradationsprodukte umgewandelt, wodurch die für die Energiespeicherung verfügbare Menge reduziert wird. Sobald diese Schicht stabilisiert ist, verlangsamt sich der Kapazitätsverlust ebenfalls erheblich. 

Laut den Daten hatten die meisten Batterien sogar nach mehr als 200.000 km einen SoH von über 80 %. 

Die Daten der P3‑Flotte, die basieren auf stark genutzten 3‑5‑Jahre‑alten Fahrzeugen, zeigten, dass fast alle einen SOH von über 90 % aufwiesen. Diese „ausgezeichnete Leistung“ bleibt erhalten, obwohl diese Fahrzeuge auf unterschiedliche Weise intensiv genutzt werden und verschiedene Hersteller haben.

Insgesamt zeigen „Felddaten, dass Fahrzeuge (insbesondere solche mit hoher Laufleistung) unter realen Bedingungen ihre tatsächliche Kapazität über einen längeren Zeitraum behalten“, so die Studie.

So können Nutzer die Lebensdauer ihrer Batterie verlängern

Es ist zwar gut zu wissen, dass unsere EV‑Batterien wirklich langlebig sind, aber gibt es eine Möglichkeit, sie verbessert werden können? Schließlich alle möchten  wissen, ob es etwas gibt, das wir tun können, um die Lebensdauer der Batterien unserer elektronischen Geräte zu verbessern. Und im Fall von Elektroautos können wir das sicherlich tun.

Diese Studie von Aviloo gibt mehrere Hinweise, wie EV‑Besitzer die Lebensdauer ihrer Batterie verlängern können. Einer der Wege, dies zu erreichen, besteht darin, Faktoren zu adressieren, die die Kalendermodellierung, also die zeitliche Degradation, verursachen. Dies beinhaltet das Parken des Fahrzeugs in mäßig bis kühlen Umgebungen, da übermäßige Temperaturen chemische Reaktionen auslösen, die die Kapazitätsdegradation beschleunigen. 

Wenn Sie Ihr EV für längere Zeit im Leerlauf lassen müssen, wird empfohlen, es mit einem niedrigen bis mittleren Ladezustand zu parken, also zwischen 10 % und 50 %. Dies liegt daran, dass der Ladezustand (SoC) ebenfalls die chemischen Prozesse in der Batterie beeinflusst. Hohe Spannungen neigen dazu, die Alterung Ihrer Fahrzeugbatterie zu beschleunigen, insbesondere während längerer Inaktivitätsphasen. 

Nun werden wir die Faktoren ansprechen, die die zyklische Alterung, also die Fahrzeugnutzung, beeinflussen. Dafür gibt die Studie ein ideales Szenario für Laden und Entladen vor, nämlich die Aufrechterhaltung einer Temperatur im moderaten Bereich von 20–50 °C. Halten Sie die Temperatur nicht zu hoch oder zu niedrig, wenn das Fahrzeug in Gebrauch ist weil beide Bedingungen die Alterungsmechanismen beschleunigen, wie erhöhte Lithiumabscheidung, SEI‑Bildung und den Abbau chemischer Strukturen.

Eine weitere Möglichkeit, die Batterielebensdauer zu verbessern, besteht darin, nicht häufig Schnellladen zu betreiben. Gelegentlich ist es in Ordnung und hat keine ernsthaften Auswirkungen auf die Alterung, aber wiederholtes Schnellladen wirkt sich negativ aus. 

Eine weitere Empfehlung ist, Ihr Ladeverhalten zu ändern. Also, anstatt Ihr EV vollständig zu entladen und dann auf 100 % aufzuladen, was die Belastung Ihrer Batterien erhöht und sie altern lässt, was Sie sollten tun sollten, die Entladetiefe zwischen 20 % und 80 % niedrig halten. 

Sie könnten auch Ihr Fahrverhalten ändern; vermeiden Sie lange Fahrten mit hohen Geschwindigkeiten und starker Beschleunigung, da dies hohe Ströme verursacht, die die Temperatur erhöhen und die Batterie stärker belasten. Adoptieren Sie also ein moderates Fahrverhalten, um die Batteriedegradation Ihres Elektroautos zu verlangsamen.

Wie sieht es mit der Garantie der EV‑Hersteller aus?

Die Studie von Aviloo, die 95 % aller verfügbaren EV‑Marken abdeckt, untersuchte zudem, wie gut die Garantie der Elektroautohersteller funktioniert. Die Ergebnisse zeigen, dass sie tatsächlich gute Arbeit leisten.

Kontinuierliche technologische Fortschritte und die wachsende Erfahrung der Hersteller haben es tatsächlich ermöglicht, immer robustere Garantien anzubieten, die eine Restkapazität von mindestens 70 % bis zu einem bestimmten Alter oder einer bestimmten Laufleistung garantieren, je nachdem, was zuerst erreicht wird. Unterhalb dieser Schwelle deckt die Garantie Reparaturmaßnahmen ab, um die Kapazität auf das garantierte Niveau wiederherzustellen.

Für EV‑Batteriesysteme beträgt die aktuelle Standardgarantie 8 Jahre oder 160.000 km, also das Doppelte der Garantie, die Verbraucher für das gesamte Fahrzeug und andere Komponenten erhalten. Einige Hersteller, wie Lexus, haben bereits erweiterte Garantien eingeführt.

Aviloo‑Daten zeigten, dass Hersteller zunehmend umfangreichere Garantiebedingungen anbieten, da der SoH während der Garantiezeit selten unter 70 % fällt.

Die Studie untersuchte weiter die verschiedenen Phasen des Batterielebenszyklus im Hinblick auf die Garantie. Die erste ist das Ende der Garantie (EoW), das eintritt, wenn die Garantie aufgrund der verstrichenen Zeit oder erreichten Kilometergrenze endet. Analysen zeigen, dass Batterien weiterhin verwendet werden können über diesen Zeitpunkt hinaus. 

Die zweite ist das Ende der ersten Lebensdauer (EoFL), das weit vor Erreichen von 70 % SoH eintritt und in einer Second‑Life‑Anwendung verwendet werden kann. Die dritte Phase ist das Ende der zweiten Lebensdauer (EoSL), das erreicht wird wenn die Batterie nicht mehr für weitere Nutzung geeignet ist und recycelt werden muss.

Endlich, wie viel ist Ihre Batterie nach vollständiger Nutzung wert? 

Wie sieht es nun mit dem Restwert von Batterien aus? Gibt es überhaupt einen? Der Restwert, der den geschätzten Wert des Fahrzeugs nach dem Gebrauch für einen bestimmten Zeitraum darstellt, ist tatsächlich hoch.

Der Restwert der Batterie hängt hauptsächlich von zwei Faktoren ab – dem aktuellen Marktpreis von EVs und dem Preis neuer Batterien – und der Zustand der gebrauchten Batterie spielt ebenfalls eine Schlüsselrolle. 

Der Wertverlust während der Garantiezeit hängt hauptsächlich von der Batteriedegradation und der verbleibenden Kapazität ab, aber sobald die Garantie abläuft, ein größerer Wertverlust erwartet wird, so die Studie feststellt. Der Verlust des Restwerts ist, wie die Studie bemerkte, in jeder Lebenszyklusphase der Batterie zu erwarten. 

Am Ende der ersten Lebensdauer kann die Batterie jedoch, abhängig von den Kosten neuer Batterien, durch eine zweite Nutzung noch einen erheblichen Wert besitzen. Sobald das EoFL erreicht ist, wird die Batterie auf ihre Eignung für eine Second‑Life‑Anwendung geprüft. 

Selbst wenn eine Batterie stark gealtert ist, bedeutet das laut Aviloo nicht zwangsläufig einen totalen wirtschaftlichen Verlust nach der ersten oder zweiten Lebensdauer. Dies liegt daran, dass Rohmaterialien wie Lithium, Nickel und Kupfer nach wie vor erhalten bleiben. Diese wertvollen Metalle sowie andere Materialien können tatsächlich beim Recycling zurückgewonnen werden. Sie können auch verwendet werden in neuen Batterien und weiterhin einen wirtschaftlichen Nutzen bieten. 

Daher, kann der Wert der gebrauchten Batterie gesteigert werden durch Aufbereitung, bis die Batterie einen Mindestwert erreicht, den ein Recyclingunternehmen zahlt, ungeachtet ihres Gesundheitszustands.

Unternehmen, die den EV‑Sektor anführen

Da Elektrofahrzeuge an Zugkraft gewinnen, haben Autohersteller weltweit ihren Fokus auf Elektrofahrzeuge verlagert. Dies umfasst General Motors (GM ), Lucid Group (LCID ), BMW, Ford (F ), Volkswagen, Volvo und Rivian Automobile (RIVN ), die alle dazu beitragen, diesen umweltfreundlichen Wandel voranzutreiben. Inzwischen sind CATL, LG Energy Solution, Panasonic, QuantumScape (QS ), und Samsung SDI stark in die Herstellung von EV‑Batterien involviert. Nun werfen wir einen Blick auf die prominentesten Namen in diesen Sektoren: 

#1. Tesla

Ein führender EV‑Hersteller, Elon Musks Tesla (TSLA ), ist zudem für seine Batterietechnologie und Managementsysteme bekannt. Mit einer Marktkapitalisierung von 1,069 Billionen $, handeln die TSLA‑Aktien derzeit bei 334,40 $, ein Anstieg von 33,97 % in diesem Jahr. Das Unternehmen hat ein EPS (TTM) von 3,65 und ein KGV (TTM) von 91,27.

Die kommende US‑Administration zeichnet ein bullisches Bild für Tesla‑Aktien, da Musk eine zentrale Figur bei der Förderung der Rückkehr von Präsident‑Designat Donald Trump ins Weiße Haus war. Der Tech‑Milliardär wurde kürzlich von Trump, zusammen mit dem ehemaligen republikanischen Präsidentschaftskandidaten Vivek Ramaswamy, ausgewählt, das neu geschaffene Department of Government Efficiency (DOGE) zu leiten.

Was die Finanzen betrifft, meldete der US‑Automobilhersteller im dritten Quartal 2024 einen Nettogewinn von 2,18 Milliarden $, ein Anstieg von 16,2 % gegenüber dem Vorjahr, und übertraf damit den Gewinn seines chinesischen Konkurrenten BYD, der im gleichen Zeitraum um 11,5 % auf 11,6 Milliarden Yuan (1,6 Milliarden $) stieg. Teslas Gewinnmargen wurden jedoch durch Einnahmen aus automobilbezogenen Regulierungs­gutschriften gestärkt, die im Quartal 739 Millionen $ betrugen. Teslas Umsatz im laufenden Jahr lag hingegen bei 71,98 Milliarden $. Im Quartal meldete Tesla 462.890 Fahrzeugauslieferungen, und für das nächste Jahr ist das Ziel des Unternehmens, erschwinglichere Modelle zu lancieren.

2. BYD (BYDDY: OTCPK)

BYD ist ein großes chinesisches Unternehmen, das EVs und Lithium‑Ion‑Batterien für seine eigenen Fahrzeuge und andere Fahrzeuge produziert. Mit einer Marktkapitalisierung von 111,79 Milliarden $, handeln die BYD‑Aktien derzeit bei 66,68 $, ein Anstieg von 20,64 % in diesem Jahr. Die von dem Unternehmen gezahlte Dividendenrendite beträgt 1,31 %.

Im dritten Quartal 2024 meldete das Unternehmen einen Umsatz von 28,24 Milliarden $, ein Anstieg von 24 % gegenüber dem Vorjahr, was den Umsatz von Tesla von 25,18 Milliarden $ im gleichen Zeitraum übertraf. Der Jahres‑bis‑heute‑Umsatz von BYD liegt meanwhile bei 70,53 Milliarden $. Die starken Zahlen des Unternehmens kamen trotz des rückläufigen EV‑Marktes in China. Tatsächlich hat der EV‑Riese sold a record eine Rekordzahl an Autos (370.854) im August verkauft. Interessanterweise sind die Hälfte der BYD‑Verkäufe Hybridfahrzeuge, die schneller wachsen als reine Batterieautos. 

Das Unternehmen steht jedoch vor Gegenwind in Form möglicher Tarifsteigerungen seitens der EU, Kanada und sogar der USA. Inzwischen deuten die neuesten reports darauf hin, dass BYD sich auf einen intensiven Preiskampf vorbereitet und Lieferanten gebeten hat, im nächsten Jahr Preisnachlässe von 10 % zu gewähren. Dies erfolgt, da das Unternehmen erwartet, in diesem Jahr 4,2 Millionen New‑Energy‑Fahrzeuge (NEVs) zu verkaufen, angetrieben durch eine kostengünstige Lieferkette, technologische Innovationen und Skalenvorteile.

Fazit

Elektromobilität spielt eine entscheidende Rolle im Kampf gegen den Klimawandel, indem sie die Treibhausgasemissionen erheblich reduziert. Dieser Übergang bringt jedoch mehrere Herausforderungen mit sich, wie hohe Produktionskosten und die Wahrnehmung der Verbraucher. Was die Beschleunigung ihrer Akzeptanz unterstützen kann, ist die Aufklärung der Verbraucher über Elektromobilität und Batterielebensdauer, da Fehlinformationen unbegründete Ängste verstärken, die soziale Akzeptanz verringern und damit das Wachstum des EV‑Marktes behindern. Die Bereitstellung genauer und transparenter Daten, wie diese Studie es tat, kann ein realistisches Verständnis schaffen, Verbraucher befähigen, fundierte Kaufentscheidungen zu treffen, und das Vertrauen der Verbraucher in EVs stärken.

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