Solid-State-Lithium-Batterien sind eine aussichtsreiche Zukunftstechnologie, wenn man den Herstellern Glauben schenken darf. Zwar sind die Produktion und somit der Endkundenpreis aktuell noch deutlich teurer als bei herkömmlichen LiFePO4-Batterien (LFP) für Wohnmobile, dafür bringen die Feststoffbatterien aber eine ganze Reihe an Vorteilen mit. Bei den meisten derzeit erhältlichen Modellen handelt es sich allerdings noch um Semi-Solid-State-Batterien mit stark reduziertem Flüssigkeitsanteil.
Aufbau und Funktionsweise
Um die Technik im Detail zu verstehen, ist es wichtig, zu wissen, wie der Grundaufbau einer Batterie beziehungsweise ihrer Zellen aussieht. Die Hauptbestandteile sind die Kathode, die bei LFP-Batterien aus Lithium-Eisenphosphat besteht, und eine Anode, die typischerweise aus Graphit hergestellt wird. Zwischen beiden kommen ein leitender (flüssiger) Elektrolyt und ein Separator zum Einsatz, der Ionen passieren lässt, Elektronen jedoch nicht.
So funktioniert eine LFP-Batterie: Zwischen Kathode (aus Lithium-Eisenphosphat) und Anode (meist Graphit) findet sich der Elektrolyt, der mit einem Separator in zwei Kammern unterteilt ist. Dieser blockiert die Elektronen, lässt aber die Ionen passieren.
Bei Solid-State-Batterien wird der Flüssigkeitsanteil des Elektrolyts minimiert, was zu einer kompakteren Bauform und einer höheren Energiedichte führt. Solche Batterien sind deutlich unempfindlicher gegenüber extremen Temperaturen. Während ein flüssiger Elektrolyt das Temperaturfenster vorgibt, verträgt ein fester Leiter viel tiefere Temperaturen, was gerade beim Wintercamping klare Vorteile mit sich bringt.
Natriumbatterien: Potenzial und Herausforderungen
Die neuartigen Natriumbatterien haben vor allem den Vorteil, dass Natrium – anders als Lithium – überall verfügbar ist. Allerdings haben Natriumbatterien andere technische Eigenschaften, die der breiten Verwendung im Campingfahrzeug im Weg stehen. Beim Einsatz für die 12-Volt-Stromversorgung ist ein Spannungsbereich von 10,5–14,5 V praxisgerecht. Natrium-Ionen-Zellen arbeiten mit 2,0–3,95 V, über einen deutlich breiteren Bereich.
Bedeutet: Der Spannungsunterschied zwischen vollgeladen und komplett leer ist größer als bei den bisher verwendeten Zellchemien. Mit der herkömmlichen Bordtechnik sind der obere und untere Bereich des Spannungsfensters nicht nutzbar. Hinzu kommen eine geringere Energiedichte und ein höheres Gewicht. Punkten kann die NaC-Batterie dagegen mit hoher Zyklenfestigkeit, Kältetoleranz und Lebensdauer.
Ective NaC 100 BT
Ective NaC 100 BT.
Nur die Aufschrift – und der Gewichtsunterschied – verraten den exotischen Inhalt der Natriumbatterie Ective NaC 100 BT im DIN-Gehäuse. Aufgrund der geringeren Energiedichte gibt die Waage 13,4 kg bei einer Kapazität von 100 Ah an. Zum Vergleich: Die neue LFP-Batterie Ective LC210s wiegt zwar 17,1 kg, hat aber 210 Ah Kapazität im identischen Gehäuse. Der Entladungstest bestätigt das zuvor erläuterte Problem: Nur 75,4 Ah ließen sich bis zur Entladeschlussspannung von 8,92 V entnehmen. Geht man von 10,5 V als unterem Abschaltwert typischer Bordnetzsysteme aus, wären sogar nur 63 von 100 Ah nutzbar. Mit einem Prüfgerät, das auf die speziellen Eigenschaften, vor allem den größeren Spannungsbereich der Natrium-Ionen-Technik, ausgelegt ist, wäre sicher eine deutlich höhere Kapazität messbar. Im Lasttest mit 100 A (1C) über 10 min und dem Abschalttest mit 480 A (5 s) gab es keine Beanstandungen. Den Frost-Ladetest verweigerte die Batterie dagegen komplett. Die Batterie kostet aktuell 699 Euro.
Natrium ist als Rohstoff weniger kritisch als Lithium.
Die Technologie soll noch sicherer und langlebiger sein.
Ließ sich durchgefroren im Test nicht laden.
Die 100 Ah Nennkapazität sind nur zum Teil nutzbar.
Alden Solid State Pro 100 Ah
Alden Solid State Pro 100 Ah.
Die ungewöhnlich flache Bauform der Alden Solid State Pro 100 Ah im robusten Metallgehäuse lässt erahnen, welche neuen Einbauorte damit möglich sind. Im Entladetest übertrifft die Batterie mit 105,6 Ah die 100 Ah Nennkapazität klar und meistert auch den Lasttest mit 10 Minuten bei Nenn-Dauerlast von 100 A (1C) nebst Abschalttest mit 290 A (42 s) bravourös. Der dritte Test, das Anladen im durchgefrorenen Zustand, bringt die Solid State Pro ebenso wenig ins Wanken. Nach einer Heizperiode von 20 Minuten mit 10,5 A Heizstrom wird der Ladestrom von 80 A freigegeben. Eine Besonderheit der Pro-Serie ist, dass es für sie parallel eine eigene Pro-App gibt, was bei der Suche in den App-Portalen zu beachten ist. Lobenswert ist neben der robusten Bauart auch die Gehäusebeschriftung, die einen Aufkleber mit den wichtigsten Daten zur Batterie beinhaltet. Preis: ab 1.070 Euro.
Im Test mehr Kapazität als angegeben.
Last- und Frosttests vorbildlich gemeistert.
Robustes, aber kratzempfindliches Metallgehäuse.
Aktuell noch vergleichsweise teuer.
Renogy Pro S1 120 Ah
Renogy Pro S1 120 Ah.
Kapazitäten und Gehäuseformen der drei angebotenen Solid-State-Modelle von Renogy sind komplett identisch mit dem Programm von Alden. Renogy hat zum Test die mittlere Variante mit 120 Ah gestellt. Auch ihr konnte beim Entladen ein Plus von 6,5 Ah über den angegebenen 120 Ah entlockt werden. Beim Test des Frostladeverhaltens benötigte sie insgesamt allerdings 28 Minuten, bis der Ladestrom freigeschaltet wurde, da die Heizung nur mit 5,6 A arbeitet. Den Dauerlasttest mit 120 A (1C) über 10 min absolviert das Modell ebenso beanstandungsfrei wie den Abschalttest mit Maximallast von 350 A (32 s). Wie bei Alden stehen die wichtigsten technischen Spezifikationen auch beim Renogy-Modell auf einem Aufkleber am robusten Metallgehäuse. Außerdem findet sich ein kleiner Hinweis, dass es sich um Semi-Solid-State-Zellen handelt. Der Preis liegt bei 789 Euro.
Kapazitätsplus; alle Testreihen anstandslos gemeistert.
Robustes, stapelbares Metallgehäuse mit Griffmulden.
Robustes, aber kratzempfindliches Metallgehäuse.
Preis aktuell noch vergleichsweise hoch.
