Akkus für Elektroroller
Die Batterie ist der „Kraftstofftank“ Ihres Elektrorollers. Sie speichert die Energie, die vom Gleichstrommotor, den Lichtern, dem Controller und anderem Zubehör verbraucht wird.

Die meisten Elektroroller sind mit Lithium-Ionen-Akkus ausgestattet, da diese eine hohe Energiedichte und lange Lebensdauer bieten. Viele Kinder-Elektroroller und andere günstige Modelle verwenden Bleiakkus. Der Akku eines Rollers besteht aus einzelnen Zellen und einem Batteriemanagementsystem, das für einen sicheren Betrieb sorgt.
Größere Akkus bieten eine höhere Kapazität (gemessen in Wattstunden) und ermöglichen eine größere Reichweite des Elektrorollers. Allerdings erhöhen sie auch Größe und Gewicht des Rollers und machen ihn dadurch weniger transportabel. Zudem gehören Akkus zu den teuersten Bauteilen, was die Gesamtkosten entsprechend steigert.

Batterietypen
Die Akkus von E-Scootern bestehen aus vielen einzelnen Batteriezellen. Genauer gesagt bestehen sie aus 18650-Zellen, einer Größenklassifizierung für Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) mit zylindrischen Abmessungen von 18 mm x 65 mm.

Jede einzelne 18650-Zelle in einem Akkupack ist eher unspektakulär – sie erzeugt ein elektrisches Potenzial von ~3,6 Volt (nominal) und hat eine Kapazität von etwa 2,6 Amperestunden (2,6 A·h) bzw. etwa 9,4 Wattstunden (9,4 Wh).

Batteriezellen werden mit Spannungen von 3,0 Volt (0 % Ladung) bis 4,2 Volt (100 % Ladung) betrieben.

Lithium-Ionen
Lithium-Ionen-Akkus zeichnen sich durch eine hervorragende Energiedichte aus, d. h. die gespeicherte Energiemenge pro Gewichtseinheit. Zudem haben sie eine ausgezeichnete Lebensdauer, was bedeutet, dass sie viele Male entladen und wieder aufgeladen werden können und dabei ihre Speicherkapazität beibehalten.

Der Begriff Li-Ion bezeichnet eigentlich viele Batterietechnologien, die Lithium-Ionen enthalten. Hier eine kurze Liste:

Lithiummanganoxid (LiMn2O4); auch bekannt als: IMR, LMO, Li-Mangan
Lithium-Mangan-Nickel (LiNiMnCoO2); auch bekannt als INR, NMC
Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminiumoxid (LiNiCoAlO2); auch bekannt als NCA, Li-Aluminium
Lithium-Nickel-Cobalt-Oxid (LiCoO2); auch bekannt als NCO
Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2); auch bekannt als ICR, LCO, Li-Cobalt
Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4); auch bekannt als IFR, LFP, Li-Phosphat
Jede dieser Batterietechnologien stellt einen Kompromiss zwischen Sicherheit, Lebensdauer, Kapazität und Stromausbeute dar.

Lithium-Mangan (INR, NMC)
Glücklicherweise verwenden viele hochwertige Elektroroller die INR-Akkutechnologie – eine der sichersten. Dieser Akku bietet eine hohe Kapazität und einen hohen Ausgangsstrom. Das enthaltene Mangan senkt den Innenwiderstand des Akkus und ermöglicht so einen hohen Ausgangsstrom bei gleichzeitig niedrigen Temperaturen. Dadurch wird die Gefahr eines thermischen Durchgehens und eines Brandes deutlich reduziert.

Zu den Elektrorollern mit INR-Chemie gehören beispielsweise die Modelle WePed GT 50e und Dualtron.

Blei-Säure
Bleiakkumulatoren sind eine sehr alte Batterietechnologie, die häufig in Autos und einigen größeren Elektrofahrzeugen wie Golfwagen zum Einsatz kommt. Sie werden auch in einigen Elektrorollern verwendet, insbesondere in preiswerten Kinderrollern von Herstellern wie Razor.

Bleiakkumulatoren sind zwar kostengünstig, weisen aber eine sehr geringe Energiedichte auf, was bedeutet, dass sie im Verhältnis zu ihrer Speicherkapazität relativ schwer sind. Lithium-Ionen-Akkus hingegen besitzen eine etwa zehnmal höhere Energiedichte als Bleiakkumulatoren.

Akkus
Um einen Akku mit einer Kapazität von Hunderten oder Tausenden Wattstunden herzustellen, werden viele einzelne 18650-Lithium-Ionen-Zellen zu einer ziegelsteinartigen Struktur zusammengefügt. Dieser Akku wird von einem elektronischen Schaltkreis, dem sogenannten Batteriemanagementsystem (BMS), überwacht und geregelt, welches den Stromfluss in und aus dem Akku steuert.
Die einzelnen Zellen des Akkus sind in Reihe geschaltet, wodurch sich ihre Spannungen addieren. So sind Roller mit 36 ​​V, 48 V, 52 V, 60 V oder sogar noch größeren Akkus möglich.

Diese einzelnen Stränge (viele in Reihe geschaltete Batterien) werden dann parallel geschaltet, um den Ausgangsstrom zu erhöhen.

Durch die Anpassung der Anzahl der in Reihe und parallel geschalteten Zellen können die Hersteller von Elektrorollern die Ausgangsspannung oder den Maximalstrom und die Amperestundenkapazität erhöhen.

Durch die Änderung der Batteriekonfiguration wird die insgesamt gespeicherte Energie nicht erhöht, aber sie ermöglicht es einer Batterie, eine größere Reichweite bei niedrigerer Spannung zu bieten und umgekehrt.

Spannung und verbleibender Prozentsatz
Jede Zelle in einem Akkupack wird im Allgemeinen mit einer Spannung von 3,0 Volt (0 % Ladung) bis hin zu 4,2 Volt (100 % Ladung) betrieben.

Das bedeutet, dass ein 36-V-Akkupack (mit 10 in Reihe geschalteten Akkus) von 30 V (0 % Ladung) bis 42 Volt (100 % Ladung) betrieben werden kann. In unserer Akkuspannungstabelle können Sie für jeden Akkutyp sehen, wie der verbleibende Ladestand in Prozent mit der Akkuspannung zusammenhängt (einige Scooter zeigen diese direkt an).

Spannungseinbruch
Jede Batterie wird unter einem Phänomen leiden, das als Spannungsabfall bezeichnet wird.

Spannungseinbrüche werden durch verschiedene Faktoren verursacht, darunter die Lithium-Ionen-Chemie, die Temperatur und der elektrische Widerstand. Sie führen stets zu einem nichtlinearen Verhalten der Batteriespannung.

Sobald eine Last an die Batterie angeschlossen wird, sinkt die Spannung schlagartig. Dieser Effekt kann zu einer falschen Einschätzung der Batteriekapazität führen. Würde man die Batteriespannung direkt ablesen, könnte man meinen, man hätte sofort 10 % oder mehr der Kapazität verloren.

Sobald die Last entfernt ist, kehrt die Batteriespannung zu ihrem ursprünglichen Wert zurück.

Spannungseinbrüche treten auch bei längerer Entladung des Akkus auf (z. B. während einer längeren Fahrt). Die Lithiumchemie im Akku benötigt etwas Zeit, um sich an die Entladerate anzupassen. Dies kann dazu führen, dass die Akkuspannung gegen Ende einer längeren Fahrt noch schneller abfällt.

Wenn man der Batterie Zeit zum Ausruhen gibt, kehrt sie zu ihrem wahren und genauen Spannungsniveau zurück.

Kapazitätsangaben
Die Akkukapazität von E-Scootern wird in Wattstunden (Wh) angegeben, einer Maßeinheit für Energie. Diese Einheit ist leicht verständlich. Beispielsweise speichert ein Akku mit einer Kapazität von 1 Wh genügend Energie, um eine Stunde lang ein Watt Leistung zu liefern.

Eine höhere Energiekapazität bedeutet mehr Wattstunden im Akku, was bei gleicher Motorgröße eine größere Reichweite des Elektrorollers ermöglicht. Ein durchschnittlicher Roller hat eine Kapazität von etwa 250 Wh und kann damit rund 16 Kilometer bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 24 km/h zurücklegen. Besonders leistungsstarke Roller können Kapazitäten im vierstelligen Wattstundenbereich und Reichweiten von bis zu 96 Kilometern aufweisen.

Batteriemarken
Die einzelnen Lithium-Ionen-Zellen in E-Scooter-Akkus werden nur von wenigen international renommierten Unternehmen hergestellt. Die hochwertigsten Zellen stammen von LG, Samsung, Panasonic und Sanyo. Diese Zellen finden sich üblicherweise nur in Akkus von höherwertigen Scootern.

Die meisten günstigen und Pendler-Elektroroller verfügen über Akkupacks aus generischen, in China hergestellten Zellen, deren Qualität stark variiert.

Der Unterschied zwischen Rollern mit Markenakkus und solchen mit generischen chinesischen Akkus liegt in der höheren Qualitätsgarantie etablierter Marken. Sollte das Ihr Budget übersteigen, achten Sie darauf, einen Roller von einem renommierten Hersteller zu kaufen, der hochwertige Teile verwendet und über strenge Qualitätskontrollmaßnahmen verfügt.

Beispiele für Unternehmen, die wahrscheinlich eine gute Qualitätskontrolle haben, sind Xiaomi und Segway.

Batteriemanagementsystem
Obwohl Lithium-Ionen-Zellen des Typs 18650 erstaunliche Vorteile bieten, sind sie weniger robust als andere Batterietechnologien und können bei unsachgemäßer Verwendung explodieren. Aus diesem Grund werden sie fast immer in Akkupacks mit Batteriemanagementsystem verbaut.

Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist eine elektronische Komponente, die den Akku überwacht und das Laden und Entladen steuert. Lithium-Ionen-Akkus sind für einen Betriebsspannungsbereich von etwa 2,5 bis 4,0 V ausgelegt. Überladung oder vollständige Entladung können die Lebensdauer des Akkus verkürzen oder gefährliche thermische Überhitzung auslösen. Das BMS sollte Überladung verhindern. Viele BMS schalten den Akku zudem ab, bevor er vollständig entladen ist, um seine Lebensdauer zu verlängern. Trotzdem schonen viele Fahrer ihre Akkus, indem sie sie nie vollständig entladen und spezielle Ladegeräte verwenden, um Ladegeschwindigkeit und -menge präzise zu steuern.

Ausgereiftere Batteriemanagementsysteme überwachen zudem die Temperatur des Akkus und lösen bei Überhitzung eine Abschaltung aus.

Kiste
Wenn Sie sich mit dem Laden von Akkus beschäftigen, werden Sie wahrscheinlich auf die C-Rate stoßen. Die C-Rate beschreibt, wie schnell ein Akku vollständig geladen oder entladen wird. Beispielsweise bedeutet eine C-Rate von 1C, dass der Akku in einer Stunde vollständig geladen ist, 2C bedeutet eine vollständige Ladung in 0,5 Stunden und 0,5C bedeutet eine vollständige Ladung in zwei Stunden. Wenn Sie einen 100-Ah-Akku mit einem Strom von 100 A vollständig laden, dauert dies eine Stunde, und die C-Rate beträgt 1C.

Akkulaufzeit
Ein typischer Lithium-Ionen-Akku schafft 300 bis 500 Lade-/Entladezyklen, bevor seine Kapazität nachlässt. Bei einem durchschnittlichen Elektroroller entspricht das einer Reichweite von 4.800 bis 16.000 Kilometern! Wichtig: „Kapazitätsverlust“ bedeutet nicht „vollständiger Kapazitätsverlust“, sondern einen spürbaren Abfall von 10 bis 20 %, der sich mit der Zeit noch verstärkt.

Moderne Batteriemanagementsysteme tragen dazu bei, die Lebensdauer der Batterie zu verlängern, sodass man sich keine allzu großen Sorgen um ihre Schonung machen muss.

Wenn Sie die Akkulaufzeit jedoch maximal verlängern möchten, gibt es einige Möglichkeiten, mehr als 500 Ladezyklen zu erreichen. Dazu gehören:

Lagern Sie Ihren Roller nicht über längere Zeiträume voll aufgeladen oder mit angeschlossenem Ladegerät.
Lagern Sie den Elektroroller nicht vollständig entladen. Lithium-Ionen-Akkus verschlechtern sich, wenn ihre Spannung unter 2,5 V fällt. Die meisten Hersteller empfehlen, Roller mit einem Ladestand von 50 % zu lagern und diesen bei sehr langer Lagerung regelmäßig wieder aufzuladen.
Betreiben Sie den Scooter-Akku nicht bei Temperaturen unter 0 °C oder über 45 °C.
Laden Sie Ihren Scooter mit einer niedrigeren C-Rate, d. h. mit einer geringeren Stromstärke im Verhältnis zu seiner maximalen Kapazität, um die Lebensdauer des Akkus zu verlängern. Optimal ist eine C-Rate unter 1. Einige hochwertige oder Schnellladegeräte ermöglichen die Steuerung dieser Einstellung.
Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie einen Elektroroller aufladen.

Zusammenfassung

Die wichtigste Erkenntnis ist: Gehen Sie sorgsam mit dem Akku um, dann hält er die gesamte Lebensdauer des Scooters. Wir hören immer wieder von Leuten mit kaputten Elektrorollern, und nur selten liegt es am Akku!