Lithium-Ionen-Traktionsbatterien

Beide Technologien haben sich in der Praxis bewährt und sind je nach Einsatzfall einander zu bevorzugen. Nur anhand einer fundierten Analyse des Einsatzprofils kann eine belastbare Aussage über das optimale Energiepaket getroffen werden. Dazu gehören beispielsweise Betriebsabläufe, Schichtmodelle, Zwischenlademöglichkeiten, Netzanschlusskapazitäten und die örtlichen Begebenheiten. Eine pauschale Antwort, welche Technologie nun besser ist, gibt es nicht.

Blei-Säure-Batterien sind in der Regel für Anwendungen mit geringen Betriebsstunden zu bevorzugen, da sie mit geringeren Investitionskosten zu beschaffen sind. Dafür sind diese Batterien wartungsintensiver als Lithium-Ionen-Batterien und es sind im Gebäude Vorbereitungen wie die Einrichtung spezieller Laderäume zu treffen. Die Anschaffung einer Lithium-Ionen-Batterie ist mit höheren initialen Investitionskosten verbunden und vor der Inbetriebnahme muss die Eignung der vorhandenen elektrischen Leitungen einmal geprüft werden, aber bei Anwendungen mit hoher Betriebsstundenanzahl amortisieren sich die Kosten im Vergleich zu der Nutzung von Blei-Säure-Batterien in der Regel bereits nach wenigen Jahren. Außerdem sind die Lithium-Ionen-Batterien langlebiger, fast wartungsfrei und lassen sich räumlich leichter an bestehende Logistikprozesse anpassen, bieten schnellere sowie flexiblere Lademöglichkeiten und dadurch eine erhöhte Nutzbarkeit des Fahrzeugs.

In der Regel ist eine Umrüstung von einer Blei-Säure-Batterie auf eine Lithium-Ionen-Batterie technisch kein Problem. Allerdings verhält sich der Verlauf der Spannung bei diesen beiden Batterie-Technologien unterschiedlich. Daher muss entweder die Lithium-Batterie in den CAN-Bus des Fahrzeugs integriert werden (Vollintegration) oder es wird an der Lithium-Ionen-Batterie ein Ladestandanzeiger befestigt, der den tatsächlichen Ladestand der Batterie korrekt anzeigt. Wenn keine Kommunikation zwischen der Lithium-Ionen-Batterie und dem Fahrzeug über CAN-Bus hergestellt werden kann, müssen zur Gewährleistung des sicheren Betriebs weitere organisatorische Maßnahmen getroffen werden. Zum Beispiel kann die Batterie mit einer Hupe ausgestattet werden, die bei einem kritischen Ladestand der Batterie ein akustisches Warnsignal aussendet und den Fahrer warnt, bevor die Batterie ausschaltet.

Die ALLithium®-Batterie erlangt aufgrund ihrer hohen Energiedichte, des geringen Gewichtes und der Möglichkeit zum schnellen Laden besondere Beliebtheit als Antrieb von fahrerlosen Transportsystemen. Sie findet zudem Verwendung in Putz- und Kehrmaschinen und kann auch als 1:1-Austausch einer Blei-Säure-Batterie in Flurförderzeugen eingesetzt werden. Dank der Modularität der ALLithium®-Batterie wird auch eine nachträgliche Einbindung in bereits bestehende Systeme zum Kinderspiel. Die Form und Größe der Batterie ist individuell gestaltbar.

Eine Lithium-Ionen-Batterie ist immer langlebiger als eine vergleichbare Blei-Säure-Batterie. Während es zudem bei einer Blei-Säure-Batterie oft zu Beschädigungen des Produkts durch fehlende oder unsachgemäße Wartung oder durch falsches Laden kommt, ist die ALLithium®-Batterie besonders wartungsarm und kann jederzeit schnell und flexibel geladen werden.

Die genaue Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie hängt davon ab, wie stark sie im Betrieb durch schnell aufeinanderfolgende Lade- und Entladezyklen beansprucht wird. Diese sogenannte zyklische Alterung wirkt sich über die Lebensdauer der Lithium-Ionen-Batterie stärker auf den Batteriezustand aus, als die kalendarische Alterung.

Die ALLithium®-Batterie verfolgt ein modulares Konzept. Das bedeutet, dass die Zellen als kleinste Einheit der Batterie immer einen Verbund aus mehreren Zellen in einem geschützten Gehäuse bilden, was als ein Modul bezeichnet wird. Dieses Modul wird von einer zentralen Steuereinheit kontrolliert, dem Batteriemanagementsystem. Hierbei werden Faktoren wie Spannung, Strom, Temperatur, Ladezustand, Kurzschluss sowohl auf Batterie-Ebene, als auch auf Modul- und Zellebene dauerhaft überwacht.

Durch diese Überwachung und Steuerung wird sichergestellt, dass die Batterie-Performance sich stets nur in einem vorgegebenen Rahmen bewegt und die Batterie bei Verlassen dieses Bereichs abgeschaltet wird. Außerdem sind die in der ALLithium®-Batterie verwendeten Module nach Kriterien getestet, die in den Transportvorschriften der Vereinten Nationen (UN38.3) beschrieben werden. Das Bestehen dieser Tests erfordert, dass potenziell gefährliche Situationen im Verhalten einer Batterie durch vielschichtige, teilweise redundante Sicherheitssysteme ausgeschlossen werden.

Wenn eine Lithium-Ionen-Batterie nach vielen Jahren der Nutzung zu schwach für die Anwendung in einem Antrieb geworden ist, so eignet sie sich in der Regel immer noch für eine Folge-Anwendung, zum Beispiel in einem stationären Betrieb. Dieses Konzept wird als „Second-Life“ bezeichnet und findet eine immer breiter werdende Anwendung in der Praxis. Sofern eine Batterie durch einen Defekt irreparabel beschädigt ist und die Zellen oder Module nicht weiter verwendbar sind, so wird die Batterie in ihre Bestandteile zerlegt, die einzeln dem Recyclingsystem zugeführt werden.