Antriebsbatterien für Hobby und Industrie

sind mobile Hochvoltspeicher für den Antrieb – nicht nur den Start – von Fahrzeugen. Auch die Pufferbatterie in einem Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeug bezeichnet man als Antriebsbatterie.

Antriebsbatterien: Aufbau

Antriebsbatterien bestehen praktisch immer aus seriell und parallel geschalteten Zellen, die Gleichspannung liefern. Ihre Nennspannungen liegen bei mehreren Hundert Volt und sind damit mindestens so hoch und oft höher als die Spannung im Wechselstromnetz. High-Performance-Elektroautos und Elektrobusse nutzen oft Antriebsbatterien mit Spannungen zwischen 400 und 1.000 V, manchmal auch mehr. Die Akkus von Elektromotorrollern und Pedelecs kommen mit 24 bis 48 V aus, bei Gabelstaplern sind es meistens 80 V. Wichtig zu wissen: Die Antriebsbatterie im Elektroauto versorgt in der Regel nur den Motor mit Strom, während eine kleinere Batterie mit der Kapazität ähnlich wie der einer Starterbatterie im Verbrenner die übrigen Verbraucher beliefert (Licht, Scheibenwischer, Klima, Radio, Fernbedienung etc.). Das muss aber nicht grundsätzlich so konstruiert sein. Manche Elektroautos kommen mit einer einzigen Batterie für den Antrieb und alle weiteren Verbraucher aus. Das Abschalten dieser Verbraucher erhöht dann die Reichweite. Antriebsbatterien sind im Gegensatz zur Starterbatterie nicht mit der Karosserie verbunden. Sie werden isoliert eingebaut. Es gibt sie schon seit Mitte des 19. Jahrhunderts.

Physikalisch-technische Eigenschaften von Antriebsbatterien

Die Kapazität der Antriebsbatterien liegt sehr deutlich über der von üblichen Gerätebatterien in Smartphones, Tablets, Spielzeugen, Uhren und vielen Haushaltsgeräten. Verschiedene Hersteller entwickeln sie in unterschiedlichsten Bauformen teilweise auf Kundenwunsch für eine einzelne Geräteklasse. Der Anteil des Customizings (Anpassung an spezielle Kundenbedürfnisse) ist sehr hoch. Es gibt daher mit Stand 2021 keine standardisierten Baugrößen und -formen. Üblich sind unter anderem Rundzellen mit becher- und stabförmigen Elektroden (Beispiel: Zellen von A123 Systems) sowie prismatische Zellen (Beispiel: Akkus von Winston Battery) mit plattenförmiger Elektrodenanordnung. Zyklen- und hochstromfeste Akkumulatorsysteme sind in der Lage, die elektrische Energie entsprechend dem Bedarf und Fahrzustand zu liefern. Sie überstehen enorm viele Ladezyklen. Es gibt auch Antriebsbatterien aus Blei, die deutlich weniger als Starterbatterien durch Tiefentladung gefährdet sind. Eine spezielle Ausführung ihrer Bleigitter macht dies möglich. Für eine möglichst hohe Kapazität schaltet man bei Antriebsbatterien Zellen mit Kapazitäten zwischen rund 100 bis 1.200 Ah (manchmal auch mehr) zusammen. Für den Einsatz in Fahrzeugen herrschen sehr hohe Sicherheitsanforderungen an die Antriebsbatterien. Hersteller müssen die Sicherheit gegen mechanischen Einwirkungen nachweisen. Eine Möglichkeit für mehr Sicherheit ist die Verwendung von sichere Zellchemien wie Lithium-Eisenphosphat. Die verbesserte Sicherheit kann dabei mit schlechteren elektrischen Kennwerten erkauft werden. Auch die konstruktive Gestaltung des Fahrzeugs trägt zur mechanischen Sicherheit bei. So kommen im Unterboden crashgetestete Batterietröge zum Einsatz.