Wie lange halten E-Fahrzeugbatterien? Was uns die Analyse von 10.000 Elektrofahrzeugen zeigt …

Unter dem Batteriezustand von Elektrofahrzeugen versteht man den allgemeinen Zustand und die Leistungsfähigkeit einer E-Auto-Batterie im Laufe der Zeit. Er gibt an, wie gut die Batterie im Vergleich zu ihrer ursprünglichen Kapazität noch Energie speichern und abgeben kann. Die Erhaltung eines guten Batteriezustands ist für Besitzer von E-Fahrzeugen entscheidend, um eine optimale Reichweite, Effizienz und die allgemeine Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs sicherzustellen.

Doch wie lange halten die Batterien in der Praxis? Durch die Analyse der Daten von 10.000 Elektrofahrzeugen haben wir Muster, Faktoren und Erkenntnisse aufgedeckt, die ein klareres Bild der Lebensdauer von Elektrofahrzeugen vermitteln – und wie Sie das Beste aus Ihrer Batterie herausholen können.

Wie lange hält die Batterie eines Elektrofahrzeugs?

Als wir 2019 den Zustand von E-Fahrzeugbatterien analysierten, stellten wir fest, dass diese im Durchschnitt um 2,3 % pro Jahr alterten. Eine neue Analyse aus dem Jahr 2024 zeigt jedoch eine signifikante Verbesserung: Elektrofahrzeugbatterien altern jetzt durchschnittlich nur noch um 1,8 % pro Jahr. Diese Verbesserung unterstreicht die kontinuierlichen Fortschritte in der Batterietechnologie und -haltbarkeit.

Laut Geotab-Untersuchungen könnten E-Fahrzeugbatterien 20 Jahre oder sogar länger halten, wenn die Batteriedegradation weiterhin in diesem Maße abnimmt. Dies ist besonders ermutigend für Flottenbetreiber, die unter dem Druck stehen, ihre CO₂-Emissionen zu reduzieren.

Der Umstieg auf Elektrofahrzeuge ist der effektivste Weg, um Emissionen zu senken. Telematikdaten liefern die notwendigen Erkenntnisse, um verbleibende Zweifel bezüglich des Umstiegs von Verbrennern auf E-Fahrzeuge auszuräumen.

Aktuelle Daten von Geotab zeigen:

• 75 % der leichten Nutzfahrzeuge könnten schon heute durch vergleichbare Elektrofahrzeuge ersetzt werden.
• Ein Elektrofahrzeug könnte über seine gesamte Lebensdauer Einsparungen von 15.900 US-Dollar pro Fahrzeug ermöglichen.

Verlieren Elektrofahrzeuge im Laufe der Zeit an Reichweite?

Ja, E-Autos verlieren mit der Zeit aufgrund der Batteriealterung an Reichweite. Mit einer durchschnittlichen Degradationsrate von nur 1,8 % pro Jahr sollten E-Autos jedoch über ein Jahrzehnt lang den Großteil ihrer Reichweite behalten, was ihre langfristige Praxistauglichkeit und ihren Wert sicherstellt.

Welche Faktoren beeinflussen üblicherweise die Lebensdauer einer Batterie?

Moderne reine Elektrofahrzeuge (BEVs) und Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs) verwenden hauptsächlich Lithium-Ionen-Batterien, die für ihre Effizienz und Langlebigkeit bekannt sind. Dennoch beeinflussen mehrere Faktoren, wie lange diese Batterien halten und warum ihre Reichweite im Laufe der Zeit abnehmen kann:

• Alter: Alle Batterien altern mit der Zeit, was zu einer Verringerung der Kapazität führt.
• Temperatur: Extreme Hitze oder Kälte beschleunigen den Verschleiß und unterstreichen die Bedeutung eines guten Thermomanagements.
• Betriebsladezustand (State of Charge): Den Ladezustand zwischen 20 % und 80 % zu halten, minimiert die Belastung der Batterie.
• Laden mit Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC): Häufiges Schnellladen mit Gleichstrom (DC) kann Batterien schneller altern lassen als langsameres Laden mit Wechselstrom (AC).
• Nutzung (Energiezyklen): Jeder Lade- und Entladezyklus wirkt sich geringfügig auf die Kapazität aus.
• Batteriezusammensetzung:  Unterschiedliche Lithium-Ionen-Typen, wie NMC (Nickel-Mangan-Cobalt) oder LFP (Lithium-Eisenphosphat), weisen eine unterschiedliche Haltbarkeit auf.
• Batteriesystem und Thermomanagement: Diese Systeme tragen dazu bei, die Effizienz zu erhalten und eine Überhitzung zu vermeiden.

Um die Sorge bezüglich einer geringeren Reichweite zu mildern, können Sie Diagnosetools verwenden, um die Leistung zu überwachen und die Wartung der E-Fahrzeugbatterie zu priorisieren und so deren Lebensdauer zu verlängern.

Gibt es Unterschiede bei der Batterielebensdauer je nach Marke, Modell und Baujahr? 

Ja, die Lebensdauer von E-Fahrzeugbatterien variiert je nach Marke, Modell und Baujahr des Fahrzeugs. Zwei Schlüsselfaktoren, die dies beeinflussen, sind die Batteriezusammensetzung und das Thermomanagementsystem. Unterschiedliche Lithium-Ionen-Zusammensetzungen reagieren jeweils anders auf Belastungen, und sowohl luft- als auch flüssigkeitsbasierte Kühltechniken können die Alterungsraten erheblich beeinflussen.

Flüssigkeits- oder Luftkühlung: Was ist besser für die Lebensdauer der E-Fahrzeugbatterie?

Flüssigkeitskühlsysteme sind für die Langlebigkeit von E-Auto-Batterien besser geeignet als passive Luftkühlsysteme. Wie Sie in Abbildung 1 sehen können, weist das Tesla Model S von 2015, das eine Flüssigkeitskühlung verwendet, eine durchschnittliche Alterungsrate von 2,3 % auf. Im Gegensatz dazu zeigt der Nissan Leaf von 2015 mit passiver Luftkühlung eine deutlich höhere Rate von 4,2 %. 

Diese Daten unterstreichen, wie robuste Thermomanagementsysteme die Batteriealterung erheblich verlangsamen können.

Abbildung 1: Vergleich der Batteriealterung des Tesla Model S von 2015 (Flüssigkeitskühlung) gegenüber dem Nissan Leaf von 2015 (passive Luftkühlung).

Was ist mit der Degradation der Batterie gemeint?

Die Degradation der Batterie ist ein natürlicher Prozess, durch den die Menge an Energie, die eine Batterie speichern kann, bzw. die Menge an Leistung, die sie liefern kann, dauerhaft reduziert wird. Die Batterien in Elektrofahrzeugen können in der Regel mehr Leistung liefern, als die Komponenten des Antriebsstrangs verarbeiten können. Daher ist eine Leistungsverschlechterung bei Elektrofahrzeugen nur selten zu beobachten. Im Grunde ist nur der Verlust der Fähigkeit der Batterie, Energie zu speichern, von Belang.

Der Zustand einer E-Fahrzeugbatterie wird als Erhaltungszustand bezeichnet. Batterien beginnen ihre Lebensdauer mit einem Erhaltungszustand von 100 %. Im Laufe der Zeit verschlechtert sich dieser jedoch. Beispielsweise würde eine 60-kWh-Batterie mit einem Erhaltungszustand von 90 % effektiv wie eine 54-kWh-Batterie funktionieren.

Ist ein Verschleiß bei E-Fahrzeugbatterien feststellbar?

Ja, wie alle Batterien altern auch E-Fahrzeugbatterien. Allerdings weisen sie im Durchschnitt eine lange Haltbarkeit auf und durch technologische Fortschritte werden neue Modelle in dieser Hinsicht immer besser.

Unsere neuesten Forschungsergebnisse zeigen, dass E-Fahrzeugbatterien im Durchschnitt um 1,8 % pro Jahr altern. Als wir die Batteriedegradation zuletzt im Jahr 2019 analysierten, stellten wir eine durchschnittliche jährliche Rate von 2,3 % fest (bereits ein guter Wert). 

Siehe Abbildung 2 unten für die Batteriealterungsraten der 11 analysierten E-Auto-Modelle.

Verläuft die Batteriealterung linear? 

Während unsere Analyse eine mehr oder weniger lineare Degradation anzeigt, geht man bei E-Fahrzeugbatterien in der Regel von einem nichtlinearen Abbau aus – also von einem anfänglichen Rückgang, auf den eine weitere Abnahme folgt, die jedoch in einem weitaus moderaterem Tempo erfolgt. Gegen Ende der Lebensdauer erleben Fahrer einen letzten signifikanten Abfall der Batterieleistung, wie unten im Diagramm zu sehen ist.

Abbildung 3: Eine normale Degradationskurve sollte in etwas so aussehen.

Wie beeinflusst die Temperatur die Batteriealterung?

Die Temperatur spielt eine wesentliche Rolle bei der Batteriedegradation. E-Fahrzeugbatterien, die extremer Hitze ausgesetzt sind, weisen eine schnellere Degradation auf als Batterien, die bei gemäßigten Temperaturen verwendet werden. Beispielsweise wird ein E-Auto in Arizona wahrscheinlich eine kürzere Batterielebensdauer haben als dasselbe Modell, das in Norwegen gefahren wird.

Um dies zu untersuchen, haben wir Fahrzeuge nach Klima gruppiert:

• Gemäßigt: Weniger als 5 Tage pro Jahr über 27 °C oder unter -5 °C
• Heiß: Mehr als fünf Tage pro Jahr über 27 °C

Abbildung 4: Batterien, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, weisen eine schnellere Degradation auf als Batterien, die bei gemäßigten Temperaturen verwendet werden.

Wie in Abbildung 4 gezeigt, weisen Elektrofahrzeuge in heißen Klimazonen eine schnellere Batteriealterung auf. Für Fuhrparks, die in Gebieten mit hohen Temperaturen betrieben werden, stellt dies ein besonders großes Problem dar. Doch können Batteriewartungsstrategien helfen. Praktiken wie die Optimierung der Ladevorgänge und die Nutzung von Thermomanagementsystemen sind unerlässlich, um die Nutzungsdauer von E-Fahrzeugbatterien zu verlängern.

Beeinflusst eine hohe Fahrzeugnutzung die Batteriealterung?

Überraschenderweise haben unsere Untersuchungen ergeben, dass Elektrofahrzeuge mit hoher Kilometerleistung keine signifikant stärkere Batteriedegradation aufweisen als Fahrzeuge mit geringerer Nutzung. Das sind ermutigende Nachrichten, da E-Autos einen größeren Mehrwert liefern, wenn sie häufiger gefahren werden.

Die wichtigste Erkenntnis? Sie können Ihre E-Autos bedenkenlos in anspruchsvollen Nutzungszyklen einsetzen, ohne sich Sorgen über einen höheren Batterieverschleiß machen zu müssen, vorausgesetzt, sie bleiben innerhalb ihrer täglichen Reichweite. Allerdings kann die häufige Nutzung von Schnellladegeräten bei stark genutzten Fahrzeugen zu einer schnelleren Alterung beitragen.

Abbildung 5: Fahrzeuge mit hoher und geringer Nutzung weisen ähnliche Raten der Batteriealterung auf. 

Wie wirken sich Lademethoden auf den Zustand der Batterie aus?

Unsere Analyse zeigte keinen signifikanten Einfluss auf die Alterungsraten beim Vergleich von Fahrzeugen mit hoher und geringer Nutzung – bei begrenzter Nutzung von Schnellladegeräten. 

Wenn wir dasselbe Fahrzeugmodell bei starker Nutzung und gleichzeitig unterschiedlichen Bedingungen (wie Klima und Ladeverhalten) betrachteten, stellten wir einen klaren Zusammenhang fest: Heißes Klima und häufiges Laden mit hoher Leistung wirkten sich negativ auf den Batteriezustand aus.

Wir haben einen Blick auf die am häufigsten verwendeten Ladetypen für Elektrofahrzeuge in unserem System geworfen. Nordamerikanische Ladestationen für Elektrofahrzeuge sind in drei gängige Typen unterteilt:

• Wechselstrom Typ 1 (120 Volt) – eine normale Steckdose in Nordamerika
• Wechselstrom Typ 2 (240 Volt) – typisch für das Laden zu Hause oder auf dem Fuhrparkgelände
• Gleichstrom-Schnellladegerät (DCFC) – ermöglicht eine schnellere Batterieaufladung

Zwischen Fahrzeugen, die routinemäßig mit Typ 2 aufgeladen werden, und bei Fahrzeugen, für die Typ 1 zum Aufladen verwendet wird, besteht ein erkennbarer Unterschied im Batteriezustand, doch ist dieser nicht statistisch signifikant.

Abbildung 6: Degradation der Batterie bei Fahrzeugen, für die vorrangig eine Typ-1-Aufladung verwendet wurde, im Vergleich zu Fahrzeugen, für die eine Typ-2-Aufladung verwendet wurde.

Die Verwendung von Schnellladegeräten scheint sich jedoch erheblich auf die Degradationsrate der Batterien auszuwirken. Das schnelle Laden einer Batterie bedeutet hohe Ströme, die zu hohen Temperaturen führen. Diese beiden Aspekte sind eine Belastung für die Batterie. Viele Autohersteller empfehlen, die Verwendung von Schnellladegeräten einzuschränken, um die Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen zu verlängern.

Im Folgenden werden alle batteriebetriebenen Elektrofahrzeuge, die in heißem Klima betrieben werden, danach untersucht, wie häufig ein Gleichstrom-Schnellladegerät verwendet wurde: nie, gelegentlich (0-3 Mal pro Monat) oder häufig (mehr als 3 Mal pro Monat).

Abbildung 7: Die Degradation der Batterie scheint in hohem Maße mit der Nutzung von Gleichstrom-Schnellladegeräten für Fahrzeuge in saisonalen oder heißen Klimazonen zusammenzuhängen.

Wie beeinflusst der Ladezustand die Lebensdauer einer E-Fahrzeugbatterie?

Der Ladezustand (englisch: State of Charge, SOC) gibt an, wie viel Energie eine E-Auto-Batterie im Verhältnis zu ihrer Gesamtkapazität gespeichert hat. Eine vollständig geladene Batterie hat einen SOC von 100 %, während eine komplett entladene Batterie bei 0 % liegt. Die „nutzbare“ Ladung ist jedoch oft geringer. Das liegt an Ladepuffern, die zum Schutz der Batteriegesundheit implementiert werden.

Den Akku fast voll oder fast leer zu betreiben, kann seine Lebensdauer verkürzen. Daher fügen Autohersteller Puffer hinzu, um extreme Ladezustände zu vermeiden. Diese Puffer begrenzen die Ladekapazität durch herstellerseitige Einstellungen und stellen sicher, dass die Batterie nicht regelmäßig ihre maximalen oder minimalen Ladezustände erreicht.

Abbildung 8: Batterieschutzpuffer steuern das nutzbare Ladezustand-Spektrum eines Elektrofahrzeugs.

Viele moderne E-Autos, wie beispielsweise Tesla-Modelle, können die Größe dieser Puffer durch Software-Updates „Over-the-Air“ (drahtlos) anpassen und so die Langlebigkeit der Batterie verbessern. Einige Hersteller ermöglichen es den Nutzern auch, ein individuelles Ladelimit festzulegen (z. B. das Laden bei 75 % anstatt bei 100 % zu stoppen), was zusätzlich dazu beiträgt, die Batterielebensdauer zu verlängern.

Wie beeinflusst der Schutzpuffer die Lebensdauer der Batterie?

Der Puffer-Effekt dient dazu, E-Auto-Batterien vor Alterung zu schützen, indem er verhindert, dass sie zu stark aufgeladen oder zu tief entladen werden. Autohersteller nutzen diese Puffer, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern, wobei größere Puffer zwar weniger nutzbare Energie zum Fahren bedeuten, aber auch zu einer langsameren Degradation führen.

Ein Beispiel hierfür ist der Chevrolet Volt (inzwischen eingestellt), der größere Puffer für extrem hohe und extrem niedrige Ladestände einsetzte, die sich mit zunehmendem Alter der Batterie dynamisch anpassten. Dieses Design führte zu einer überdurchschnittlich langsamen Batteriealterung und demonstriert so den Vorteil dieser Puffer für die Verlängerung der Batterielebensdauer.

Abbildung 9: Degradation der Batterie im Laufe der Zeit bei einem Chevrolet Volt im Vergleich zu allen Fahrzeugen.

Wie viele Batterien müssen bei Elektrofahrzeugen gewartet werden?

Elektrofahrzeuge haben typischerweise zwei Arten von Batterien, die gewartet werden müssen: die primäre Hochvoltbatterie, die das Fahrzeug antreibt, und eine 12-Volt-Batterie, die kleinere elektrische Funktionen wie die Stromversorgung von Lichtern, Infotainment und den Steuerungssystemen des Fahrzeugs übernimmt. 

Während die Hochvoltbatterie aufgrund ihrer Konstruktion im Allgemeinen weniger vorausschauende Wartung erfordert, sollte die 12-Volt-Batterie dennoch regelmäßig überprüft werden, da sie mit der Zeit verschleißen kann. Sie sollten beide Batterien überwachen, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug effizient arbeitet. Einige Hersteller bieten Überwachungssysteme an, die dabei helfen, den Zustand beider Batterien im Auge zu behalten.

Welchen Zweck erfüllt die 12-Volt-Batterie in einem E-Auto?

Die 12-Volt-Batterie in einem Elektrofahrzeug versorgt wesentliche Systeme wie die Beleuchtung, elektrische Fensterheber, das Infotainmentsystem und andere Zusatzkomponenten mit Strom. Obwohl sie das Fahrzeug nicht antreibt, stellt sie sicher, dass alle Niederspannungssysteme ordnungsgemäß funktionieren, auch wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist.

Was passiert, wenn E-Fahrzeugbatterien das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben?

Wenn eine Elektroauto-Batterie das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht hat, kann sie nicht mehr genügend Energie speichern oder liefern, um das Fahrzeug anzutreiben. Je nach Schwere des Problems muss die Batterie möglicherweise komplett ausgetauscht werden. 

Viele E-Fahrzeugbatterien sind jedoch auf eine lange Lebensdauer ausgelegt. Wenn sie dennoch altern und an Leistung verlieren, bieten Hersteller häufig Recyclingprogramme an, um die ausgediente Batterie sicher zu entsorgen oder wiederzuverwenden.

So pflegen Sie Ihre E-Fahrzeugbatterie optimal und maximieren ihre Lebensdauer

Obwohl einige Faktoren außerhalb der Kontrolle der Betreiber liegen, gibt es verschiedene bewährte Praktiken, die Fahrer und Flottenmanager befolgen können, um die Lebensdauer von E-Auto-Batterien – und damit auch die Gesamtlebensdauer von Elektrofahrzeugen – zu verlängern.

Achten Sie auf die Temperatur

Hohe Temperaturen beschleunigen die Alterung der Batterie. Daher ist es für eine optimale Batteriegesundheit unerlässlich, Elektrofahrzeuge bei moderaten Temperaturen zu betreiben. Unter solchen Bedingungen altern Batterien möglicherweise langsamer als im Durchschnitt. Wenn Sie vor der Entscheidung stehen, welches Fahrzeug Sie kaufen möchten, ziehen Sie Modelle mit Flüssigkeitskühlung für die Batterie in Betracht, da diese einen besseren Schutz bietet als eine Luftkühlung.

Achten Sie auf den Ladezustand

Um die E-Fahrzeugbatterie in einem guten Zustand zu halten, minimieren Sie das Schnellladen mit Gleichstrom, insbesondere bei Flottenfahrzeugen, die intensiv genutzt werden. Wenn Fahrzeuge über Nacht geparkt werden, sollte das Laden an einer Wallbox oder Normalladestation (AC-Laden, oft als Level 2 bezeichnet) ausreichend sein. 

Vermeiden Sie es, Fahrzeuge mit vollem oder leerem Akku stehenzulassen; ideal ist es, den Ladezustand der Batterie zwischen 20 % und 80 % zu halten, besonders bei längeren Standzeiten. Falls verfügbar, nutzen Sie anpassbare Puffereinstellungen, um diesen Vorgang zu automatisieren und Vollladungen für Langstreckenfahrten aufzusparen.

Setzen Sie diese Fahrzeuge ein

Zögern Sie nicht, die Nutzung Ihrer E-Fahrzeuge zu maximieren. Eine hohe Fahrzeugauslastung wirkt sich nicht negativ auf die Lebensdauer der E-Fahrzeugbatterie aus, sodass Sie die Gesamtbetriebskosten durch mehr Einsatzstunden auf der Straße senken können. 

Tatsächlich kann der regelmäßige Betrieb von E-Fahrzeugen die optimale Batteriegesundheit sogar fördern, indem er für gleichmäßige Ladezyklen sorgt und längere Standzeiten vermeidet, die zu einer verringerten Effizienz führen können. Beachten Sie jedoch, dass häufiges Schnellladen mit Gleichstrom, insbesondere in heißen Klimazonen, zu einer schnelleren Batteriedegradation führen kann.

Achten Sie auf die Batteriedaten Ihrer E-Fahrzeuge

Telematikdaten sind entscheidend, um den Zustand der Elektroauto-Batterien Ihrer Flotte zu verstehen. Mit Flottenmanagement-Lösungen für Elektrofahrzeuge können Sie die Batteriekapazität in Echtzeit überwachen, Degradationsraten verfolgen und datengestützte Entscheidungen treffen, um die Lebensdauer der Fahrzeuge zu verlängern. Diese Daten ermöglichen es Ihnen, proaktive oder korrigierende Maßnahmen zu ergreifen und sicherzustellen, dass die Fahrzeuge über die Zeit effizient und kosteneffektiv bleiben.

Was ist das Degradationstool für E-Fahrzeugbatterien von Geotab?

Das Tool liefert wertvolle Einblicke, wie Batterien von Elektrofahrzeugen im Laufe der Zeit altern. Das erstmals 2019 eingeführte Tool ermöglicht es Flottenmanagern, die Alterungsraten verschiedener E-Fahrzeugmodelle zu vergleichen und so datengestützte Entscheidungen hinsichtlich der Einführung von Elektrofahrzeugen und des Fuhrparkmanagements zu treffen. 

Die im Tool verwendeten Daten stammen aus der umfassenden Telematik-Datenbank von Geotab, die reale Leistungsdaten von einer breiten Palette im Einsatz befindlicher Elektrofahrzeuge enthält. 

Obwohl das Tool einen detaillierten Einblick in den Batteriezustand und die Alterung bietet, ist es wichtig zu beachten, dass es keine Daten enthält, die nach 2019 gesammelt wurden. Dennoch ist dieses Tool nach wie vor sehr wertvoll, um Trends bei der Batterieleistung zu verstehen und zu sehen, wie sich verschiedene Modelle im Laufe der Zeit bewähren. 

Wir hoffen, dass diese Daten Flotten dabei helfen, zu entscheiden, welche E-Fahrzeuge am besten zu ihren betrieblichen Anforderungen und Nachhaltigkeitszielen passen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unsere Daten zeigen, dass E-Fahrzeugbatterien langsam altern, mit einem durchschnittlichen Rückgang von nur 1,8 % pro Jahr. Wenn Sie bewährte Praktiken für das Laden und die Nutzung befolgen, können Sie Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor durch E-Autos ersetzen, die weit über die eigentliche Nutzungsdauer des Fahrzeugs hinaus halten werden. Bereit für den Umstieg?