Zelltypen von Autobatterien
Autobatterien, insbesondere in Elektrofahrzeugen, bestehen aus vielen einzelnen Batteriezellen. Diese Zellen sind die kleinsten elektrochemischen Einheiten und bestimmen maßgeblich die Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Bauform des gesamten Akkusystems. Je nach Bauweise werden unterschiedliche Zelltypen verwendet, die sich vor allem in Form, Kühlung, Herstellungsaufwand und Packungsdichte unterscheiden.
Rundzellen
Rundzellen sind zylindrische Batteriezellen, die durch ihre standardisierte Bauform (z. B. 18650 oder 21700) bekannt sind. Sie sind einfach zu produzieren, mechanisch stabil und weit verbreitet. Tesla setzte lange Zeit auf Rundzellen, da sie sich gut automatisiert herstellen und in Modulen kombinieren lassen. Nachteile sind der relativ große Anteil an ungenutztem Raum zwischen den Zellen und der erhöhte Kühlaufwand.
Pouchzellen (Flachzellen)
Pouchzellen, auch als Flachzellen bezeichnet, besitzen keine feste Metallhülle, sondern eine flexible Aluminium-Verbundfolie. Dadurch können sie leichter und platzsparender verbaut werden. Sie ermöglichen eine hohe Energiedichte und eine gute Anpassung an individuelle Batterieformen. Ihr Nachteil ist die geringere mechanische Stabilität, weshalb sie in Modulen meist zusätzlich gestützt oder in schützende Gehäuse eingebettet werden müssen. Pouchzellen werden häufig in modernen Elektrofahrzeugen und Plug-in-Hybriden verwendet.
Prismatische Zellen
Prismatische Zellen besitzen ein festes, meist rechteckiges Metallgehäuse. Diese Bauform ermöglicht eine hohe Packungsdichte im Batteriegehäuse und eine effiziente Raumausnutzung. Sie sind robust, leicht zu stapeln und bieten gute thermische Eigenschaften. Aufgrund der stabilen Bauweise finden prismatische Zellen in vielen europäischen und asiatischen Elektrofahrzeugen Verwendung, beispielsweise bei BMW, Volkswagen und BYD.
Vergleich der Zelltypen
| Zelltyp | Gehäuseform | Energiedichte | Kühlung/Aufwand | Mechanische Stabilität | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|---|---|
| Rundzelle | Zylindrisch | Hoch | Mittel bis Hoch | Sehr hoch | Tesla, Panasonic |
| Pouchzelle | Flach/Flexibel | Sehr hoch | Hoch | Niedrig bis Mittel | Hyundai, GM, Renault |
| Prismatische Zelle | Rechteckig/Metall | Hoch | Mittel | Hoch | BMW, VW, BYD |
Sonstige Bauformen
Neben den drei Haupttypen gibt es Sonderformen und neue Entwicklungen:
- Tabless-Zellen: Eine Weiterentwicklung der Rundzellen, bei der der elektrische Kontakt über die gesamte Fläche erfolgt. Das verringert den Innenwiderstand und verbessert die Wärmeableitung.
- Festkörperzellen (Solid-State): Eine Zukunftstechnologie, bei der der flüssige Elektrolyt durch einen festen ersetzt wird. Sie versprechen höhere Sicherheit, größere Energiedichte und kürzere Ladezeiten.
- Zylindrisch-plasmatische Zellen: Der Begriff "plasmatische Zellen" ist kein technischer Standard, sondern wird gelegentlich fälschlich verwendet. Gemeint sind meist prismatische Zellen. "Plasmatisch" wäre hier ein Schreibfehler oder eine Verwechslung.
Fazit
Die Wahl des Zelltyps hängt vom jeweiligen Fahrzeugkonzept, den Produktionskosten und den Anforderungen an Energiedichte, Gewicht und Sicherheit ab. Während Rundzellen hohe Stabilität und gute Kühlbarkeit bieten, punkten Pouch- und prismatische Zellen durch flexible Bauformen und hohe Raumausnutzung. Die Entwicklung geht zunehmend in Richtung Festkörpertechnologie, die langfristig alle bisherigen Zelltypen ablösen könnte.
