29.10.2024
Immer wieder wird die Sicherheit von NMC- und LFP-Batterien miteinander verglichen. MAN hat sich für NMC-Zellen entschieden – denn sie sind nicht nur sicher, sondern auch äußerst leistungsfähig.
An die Batterien von Nutzfahrzeugen werden hohe Anforderungen gestellt: Sie sollen zu geringen Kosten möglichst viel Energie auf kleinstem Raum speichern, leicht sein, hohe Leistungen liefern, sich schnell aufladen lassen, wenig altern und in allen Situationen sicher sein. MAN setzt in seinen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wie dem neuen eTruck auf Batteriesysteme, die speziell an den Betrieb von Nutzfahrzeugen angepasst sind und die teils widersprüchlichen Anforderungen an die Energiespeicher bestmöglich erfüllen.
Basis sind Batteriezellen, in denen Energie mithilfe von Lithium-Ionen gespeichert wird. Beim Laden nehmen die Lithium-Ionen in der Batteriezelle Elektronen auf, beim Entladen geben sie sie wieder ab – damit die Elektronen durch den E-Motor fließen und so das Fahrzeug antreiben können. Der Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien: Sie können pro Kilogramm mehr Energie als andere Batterietypen speichern und überzeugen daher mit einer hohen Energiedichte.
Komplexer Energiespeicher: Die Eigenschaften einer Batterie lassen sich durch die Zellchemie wesentlich beeinflussen.
Die individuellen Eigenschaften einer Lithium-Ionen-Batterie lassen sich durch den Einsatz verschiedener Materialien für den Plus- und Minuspol (Kathode und Anode) beeinflussen. Experten sprechen hier von der „Zellchemie“. MAN setzt in seinen Batterien auf die NMC-Zellchemie („Nickel-Mangan-Cobalt“). Die Kathode besteht aus einer Mischung von Nickel, Mangan und Kobalt. Diese Kombination bietet eine hohe Energiedichte, Stabilität und Sicherheit. Die Anode besteht aus Graphit, einer Form von Kohlenstoff.
Andere Batterien nutzen auch die LFP-Zellchemie, die Lithium und Eisen-Phosphat für die Kathode nutzt. Das Material ist ebenfalls thermisch stabil, sicher und langlebig, bietet aber eine etwas geringere Energiedichte im Vergleich zu NMC-Batterien. MAN hat beide Technologien intensiv verglichen und sich bewusst in der heutigen Generation für NMC-Zellen entschieden.
„Wir haben die NMC-Zellchemie weiterentwickelt, angepasst und optimiert“, berichtet Dr. Michael Bernath, Batterie-Chefentwickler bei MAN. „So konnten wir eine Batterie entwickeln, die den rauen Bedingungen des täglichen Nutzfahrzeugeinsatzes standhält. Sie bietet zu wirtschaftlichen Kosten einen hohen Energiegehalt bei geringem Gewicht und kompaktem Bauraum – und das alles ohne Kompromisse hinsichtlich der Betriebssicherheit.“ Jede MAN-Batterie durchläuft strenge Tests, die ihre Belastbarkeit in allen denkbaren Szenarien sicherstellen. Sie sind teilweise strenger getestet als gesetzlich vorgeschrieben.
Experte: Dr. Michael Bernath ist bei MAN Batterie-Chefentwickler.
Stresstest: MAN-Batterien werden bei zahlreichen Versuchen an ihre Grenzen gebracht - für die Sicherheit im Straßenverkehr.
Penibel überwacht: Die Batterie-Elektronik erkennt sofort, ob alles in Ordnung ist oder ob ein Fehler vorliegt.
Die Sicherheit einer Fahrzeugbatterie hängt aber nicht nur von der Zellchemie ab. Eine wichtige Rolle spielt auch die Steuerelektronik rund um den Energiespeicher: Bei MAN überwacht ein Batteriemanagementsystem (BMS) kontinuierlich den Zustand der Zellen. Kommt es beispielsweise zu einem unvorhergesehenen Ereignis, sorgt das BMS durch interne Maßnahmen für einen sicheren Zustand. Und bei einem Unfall trennt das BMS die Batterie sofort vom Rest des Fahrzeugs (Hochvolt-Notabschaltung).
Außerdem hält das BMS die Batteriezellen mithilfe eines intelligenten Heiz- und Kühlsystems immer in einem optimalen Temperaturbereich – denn zu hohe Temperaturen können die Batterie beschädigen, zu niedrige die Leistung beeinträchtigen. Daneben prognostiziert das BMS auf Basis des individuellen Einsatzprofiles auch die Alterung der Batterie. So kann ihre Lebensdauer optimiert und bei Bedarf eine Reparatur oder ein Austausch vorgenommen werden. Zusammenfassend kann man sagen: Das BMS führt zu mehr Effizienz und Sicherheit, weniger Alterung sowie zu einer längeren Lebensdauer der Batterie.
Rundum sicher: Viele äußere Einflüsse können der Batterie gefährlich werden - aber das MAN-Sicherheitskonzept schützt die Komponente umfassend.
Bei der Zellchemie sowie der Soft- und Hardware für die Batterien kann MAN das Wissen aller Experten im Volkswagen-Konzern nutzen. Und für maximale Qualität „Made in Germany“ baut das Unternehmen in Nürnberg eine Batterie-Großserienproduktion mit einer Kapazität von mehr als 100.000 Batteriesystemen pro Jahr auf. Auf diese Weise behält MAN das Batterie-Know-how in der eigenen Hand.
Das Ergebnis der Entwicklung in den letzten Jahren kann sich sehen lassen: Die Nutzungsdauer des MAN BatteryPack in eTrucks von MAN beträgt je nach Einsatzszenario bis zu 1,6 Millionen Kilometer oder bis zu 15 Jahre. Zudem erfüllt das MAN BatteryPack alle nutzfahrzeugtypischen Anforderungen hinsichtlich Ladezyklen, mechanischer Robustheit, Vibrationsresistenz und Lebensdauer. Und durch die Kombination aus innovativer Technologie und gezielten Sicherheitsmaßnahmen stehen MAN-Batterien den LFP-Systemen in nichts nach. Mehr noch: Sie bieten aufgrund ihrer höheren Energiedichte und Leistung Vorteile, die sie speziell für den Einsatz in Nutzfahrzeugen empfehlen.
Text: Christian Buck
Fotos: MAN