Das Wichtigste in Kürze
  • Der E-Bike Akku stellt die Energieversorgung für den Motor eines Elektrorads sicher. Er ist wiederaufladbar und kann mit einem passenden Ladegerät zu Hause oder unterwegs an einer E-Bike-Tankstelle mit neuer Energie versorgt werden.
  • Fast alle modernen E-Bike Akkus funktionieren mit Lithium-Ionen-Technologie. Diese Energiespeicher sind relativ leicht und überzeugen mit einer guten Leistungsfähigkeit. Ältere Modelle benutzen Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Zellen, die ähnlich leistungsfähig, aber schwerer und belastender für die Umwelt sind.
  • Neben dem Energiegehalt, dem Gewicht und der Reichweite ist die Kompatibilität des Akkus mit dem Antrieb Ihres E-Bikes entscheidend für den Kauf. Sollte Ihr Rad nicht unter den angegebenen Modellen sein, fragen Sie am besten beim Hersteller nach, ob der Akku passt.

E-Bike Akku Test

E-Bikes sind als alltägliches Transportmittel längst in der Mitte der Gesellschaft angekommen. Technisch gesehen sind die E-Fahrräder ausgefeilte Konstrukte mit einem Elektromotor, der über einen Akkumulator (oder auch kurz Akku) mit Energie versorgt wird.

Am häufigsten werden Lithium-Ionen-Akkus als Energiequelle verwendet. Verglichen mit herkömmlichen Blei- oder Nickel-Akkus sind diese Stromspeicher besonders effizient, leicht und besser verträglich für die Umwelt.

In unserem E-Bike-Akku-Vergleich 2020 haben wir uns die Kraftpakete näher angesehen und besonders die Technik in den Energiespeichern für Elektroräder genauer unter die Lupe genommen. Außerdem haben wir noch einige Tipps zur Instandhaltung und Pflege der E-Bike Batterie, damit Ihr E-Bike Akku seine maximale Reichweite schafft und Ihnen lang erhalten bleibt.

1. Power für Ihr Zweirad: Was zeichnet einen E-Bike Akku?

Fahrrad Akku 36 V

Das Kraftpaket des E-Bikes: Der Akku versorgt den Motor beim Fahrend mit elektrischer Energie.

Der E-Bike Akku ist ein Energiespeicher, der den Motor Ihres Pedelecs (E-Bike mit Motorunterstützung bis 25 km/h) mit Hilfe von elektrischer Energie antreibt. Technisch gesehen besteht der Akkumulator nicht aus einem Stück, sondern ist vielmehr ein Verbund von wiederaufladbaren Zellen, die in einem Gehäuse zusammengefasst sind.

Die einzelnen Speichereinheiten sind dabei in Parallel– und Reihenschaltung miteinander verbunden und werden über eine Leiterplatte koordiniert. Ein Ausgleichsregler, auch Balancer genannt, sorgt dafür, dass keine der Zellen zu stark entladen oder aufgeladen wird und gleicht die Ladestände der Speichereinheiten aneinander an.

Die Platine bzw. Leiterplatte und der Balancer ergeben zusammen das sogenannte Battery Management System (BMS) des E-Bike Akkus und sorgen dafür, dass der Verbund der Akkumulatoren nicht durch zu hohen Ladestrom, Tiefenentladung oder Überhitzung beschädigt wird.

Die Akkumulatoren der elektrisch unterstützten Velos sind also technisch gesehen ähnlich ausgefeilt wie die Motoren, die sie antreiben. Die überwältigende Mehrheit der E-Bikes wird heute mit modernen Lithium-Ionen-Akkus bewegt.

Im Vergleich zu den nur noch selten verbauten Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Akkus haben die Energiespeicher, die auch in Smartphones oder Elektroautos verwendet werden, folgende Vor- und Nachteile:

    Vorteile
  • besonders hohe Energiedichte
  • Gewicht und Größe etwa 60 % kleiner als bei Nickel-Cadmium-Akkus
  • kein Memory-Effekt – Teilaufladungen nicht schädlich für Kapazität
  • hohe Lebensdauer
  • schneller Ladevorgang
  • geringe Selbstentladung – lange Lagerung möglich
    Nachteile
  • hitze- und kälteempfindlich – optimale Betriebstemperatur zwischen 5°C und 35 °C
  • beinhalten leicht entflammbare Elektrolytlösung – potentielle Gefahrenquelle

Fazit: Wie viele E-Bike-Akku-Tests zeigen, stellen Lithium-Ionen-Akkus eine sehr gut geeignete Energiequelle für E-Fahrräder dar. Dank ihres geringen Gewichts und ihrer langen Haltbarkeit versorgen sie Ihr E-Velo dauerhaft und zuverlässig mit Strom. Durch effiziente Batteriemanagement-Systeme ist die oft kritisierte Empfindlichkeit der Li-Ion-Speicher gegenüber Überladung und zu starker Entladung kaum noch relevant.

2. Ion ist nicht gleich Ion: Welche Lithium-Ionen-Akku-Typen gibt es?

Seit ihrer Patentierung Anfang der 90er Jahre übernehmen Akkus mit Lithium-Ionen-Technologie immer mehr Aufgabenfelder der bis dato gängigen nickelbasierten Akkumulatoren. Als sogenanntes Aktivmaterial an der positiv geladenen Elektrode können verschiedene Metalle zum Einsatz kommen, die zusammen mit den im Akku frei beweglichen Lithium-Ionen für einen geregelten externen Stromfluss sorgen.

Die verschiedenen Akku-Arten unterteilt man daher nach dem Material, das in der positiven Elektrode verbaut ist, in weitere Unterkategorien. Die Eigenschaften der jeweiligen Metalle im Akku finden Sie in dieser Übersicht:

Art des Lithium-Ionen-Akkus Eigenschaften
Lithium-Kobaltoxid-Akku hohe Energiedichte
geringe Anschaffungskosten
x schlecht für die Umwelt
x Brandgefahr bei Beschädigung
Lithium-Manganoxid-Akku sehr umweltverträglich
hohe Lebensdauer
weniger empfindlich gegen Beschädigungen
x geringe Energiedichte
Lithium-Mischoxid-Akku besonders hohe Energiedichte
relativ geringe Anschaffungskosten
x schlecht für die Umwelt
x Brandgefahr bei Beschädigung
Lithium-Eisenphosphat-Akku sehr umweltverträglich
besonders robust gegen Beschädigungen
sehr hohe Lebensdauer
x relativ hohe Anschaffungskosten
Fazit: Am häufigsten werden dank ihrer geringen Kosten und ihrer hohen Energiedichte Lithium-Kobaltoxid-Akkus verwendet. Lithium-Eisenphosphat-Akkus stellen den modernsten und sichersten Typus dar.

3. Neuer Schwung für Ihr E-Bike – Kaufberatung für E-Bike Akkus

3.1. Die Kompatibilität – der richtige Akku für Ihr E-Bike

Akku E-Bike Gepäckträger

Ist der Akku unterhalb des Gepäckträgers angebracht, sorgt er für einen nach hinten verlagerten Schwerpunkt.

Bevor Sie Ihren persönlichen E-Bike-Akku-Testsieger krönen, muss klar sein, ob der Energiespeicher auch mit Ihrem Elektrofahrrad kompatibel ist. Meist geben die Hersteller der Ersatzakkus selbst eine Handvoll Modelle an, zu denen ihr Energiespeicher passt.

Möchten Sie sichergehen, dass der Akku genau zu Ihrem Modell passt, ist eine direkte Anfrage an den Hersteller immer der schnellste Weg, da die Kompatibilität der Speicher auch je nach Baujahr des E-Bikes variieren kann.

Wichtig ist auch, dass Sie vor dem Kauf prüfen, an welcher Position der Ersatzakku an Ihrem E-Bike abgebracht wird. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten: Der E-Bike Akku kann im Rahmen, d.h. am Sitzrohr bzw. am Unterrohr des Rahmendreiecks, oder am Gepäckträger angebracht werden. Die Montageposition sollte natürlich der des Original-Akkus entsprechen. Der E-Bike Akku lässt sich besonders leicht ausbauen oder wechseln, wenn am Gehäuse ein Griff angebracht ist.

Tipp: Wird vom Produzenten keine Auswahl kompatibler E-Bikes angeboten, kann auch der Hersteller des Antriebs als erster Anhaltspunkt dienen. Die meisten E-Bike-Motoren werden von Bosch, Panasonic, oder Samsung hergestellt. Doch auch in diesem Fall gilt: Ein Rückfrage beim Hersteller schadet nicht.

3.2. Der Energiespeicher – eine Frage des Typs

Auch bei Fahrrad Akkus hat sich mittlerweile die Lithium-Ionen-Technologie mehrheitlich durchgesetzt. Dennoch sollten Sie beim Kauf darauf achten, dass der Energiespeicher diese Technik verwendet und nicht auf Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Zellen setzt. Diese sind zwar günstiger in der Herstellung und punkten zum Teil mit kurzen Ladezeiten oder hohen Kapazitäten, belasten dafür allerdings die Umwelt wesentlich stärker und entladen sich sehr stark bei Nichtbenutzung.

Wenn Sie genau wissen wollen, wie ein Lithium-Ionen-Akku funktioniert, hilft Ihnen dieses Video weiter:

3.3. Energiegehalt und Reichweite – Power für alle Strecken

Alles LiPo oder was?

Oft taucht im Zusammenhang mit Energiespeichertechnik bei den meisten E-Bike-Akku-Tests auch der Begriff Lithium-Polymer-Akku auf. Dahinter verbirgt sich eine spezielle Bauform des Lithium-Ionen-Akkumulators, bei der sich die Lithium-Ionen zwischen den Polen des Akkus durch eine feste bzw. gelartige, elektrisch leitende Folie bewegen.

In herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus liegt dieser elektrisch leitende Stoff, auch Elektrolyt genannt, in flüssiger Form vor. Durch die leichte Verformbarkeit der Folien sind Lithium-Polymer-Akkus in ihrer Bauweise sehr wandelbar und können entsprechend an das Gerät angepasst werden, das sie mit Strom versorgen sollen.

Zwei Parameter, die Sie ebenfalls nicht außer Acht lassen sollten, wenn Sie einen E-Bike Akku kaufen, sind der Energiegehalt bzw. die Energiedichte und die Reichweite. Der Parameter Energiedichte wird in Wattstunden (Wh) angegeben und definiert, wie viel Energie der Akku speichern kann. Damit hat die Energiedichte natürlich auch einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Reichweite, ist aber nicht deren einziger bestimmender Faktor. Üblicherweise liegt die Leistung von Pedelec Akkus zwischen 400 und 600 Wh.

Meist wird jedoch von den Herstellern nur die Ladungsträgerkapazität in Amperestunden (Ah) angeben. Diese liegt bei den meisten Pedelec Akkus zwischen 10 und 21 Ah. Da der tatsächliche Energiegehalt des Speichers jedoch auch von der anliegenden Betriebsspannung in Volt abhängt, ist die Angabe in Wattstunden wesentlich aussagekräftiger. Gängige Werte für die Spannung sind 24 bis 36 Volt.

Gibt der Hersteller keinen Hinweis zum Energiegehalt, lässt dieser sich aus der Spannung und der Kapazität des Akkus ganz einfach selbst berechnen:

Berechnung der Akkuleistung in Wattstunden: Kapazität in Ah x Betriebsspannung in V = Energiedichte in Wh

Für die Reichweite lassen sich lediglich Richtwerte angeben, da die tatsächliche Reichweite sehr stark schwanken kann. Wichtige Einflussfaktoren sind neben der Akkuleistung:

  • die gewählte Motor-Unterstützungsstufe
  • die Geschwindigkeit
  • der eigene Treteinsatz
  • das Gewicht des Fahrers
  • eventuelle Beladung
  • der gewählte Gang an der Schaltung
  • Außentemperatur und Gegenwind

Die Herstellerangaben zu Reichweite gehen meist von optimalen Bedingungen aus, in denen die Motorunterstützung sehr gering ausfällt. Als Faustformel für eine grobe Schätzung gilt, dass ein Akku durchschnittlich sieben Wattstunden an Energie pro Kilometer verbraucht (Quelle: E-Rad Hafen).

Die meisten Modelle aus gängigen E-Bike-Akku-Tests leisten zwischen 400 und 550 Wattstunden, was demnach Reichweiten von etwa 55 bis 80 Kilometern entspricht.

3.4. Das Gewicht – Radeln leicht gemacht

Auch der beste E-Bike Akku bringt Ihnen wenig Freude beim Radfahren, wenn er Ihr Pedelec merklich schwerer macht. Daher sollten Sie beim Kauf auch immer auf das Gewicht des Energiespeichers achten. In unserem Vergleich zu E-Bike Akkus konzentrieren wir uns ausschließlich auf die modernen Lithium-Ionen-Akkus, die eine ähnliche Energiedichte wie nickelbasierte Akkus aufweisen, dabei aber wesentlich leichter sind.

Durchschnittlich bringt ein Akku für ein Elektrofahrrad ca. drei bis vier Kilogramm auf die Waage. E-Bike Akkus von Bosch bleiben sogar noch unter diesem Wert: Maximal 2,7 kg wiegen die neuesten Energiespeichersysteme des deutschen Traditionsunternehmens.

4. Wie kann die Lebensdauer des E-Bike Akkus gesteigert werden?

Tiefentladung bei Akkus

Wird ein Energiespeicher tiefentladen, fällt seine Spannung unter die Entladeschluss-Spannung. Dieser Wert gibt die Grenze an, unter der aus dem Akku keine nutzbare Energie mehr gewonnen werden kann. Sinkt die Spannung weiter ab, werden die tiefentladenen Zellen irreparabel geschädigt. Bei Lithium-Ionen-Akkus liegt dieser Wert bei etwa 2,5 Volt. Zum Vergleich: An einem Fahrrad Akku liegt im Normalfall eine Spannung zwischen 24 und 36 Volt an.

Auch wenn dank integriertem Batteriemanagement-System ein Pedelec Akku mit Lithium-Ionen bereits ab Werk über effiziente Schutzmaßnahmen verfügt, sollten Sie bei der Nutzung und Lagerung einige Punkte beachten, um die Lebensdauer des E-Bike Akkus zu maximieren.

  • Temperatur: Lagern und laden Sie den Akku am besten bei Temperaturen zwischen 10 und 40 °C und halten Sie ihn von direkter Sonneneinstrahlung und anderen Hitzequellen fern.
  • Lagerung: Zum Überwintern ist ein trockener, kühler Ort bestens geeignet. Achten Sie darauf, dass der Ladestand immer zwischen 40 und 60 Prozent liegt. Da die Selbstentladung unter zwei Prozent pro Monat liegt, reicht eine monatliche Kontrolle aus.
  • Aufladen: Laden Sie den Akku so häufig wie möglich, auch wenn er nicht leer ist. Das verhindert eine Tiefenentladung. Lassen Sie den Akku möglichst nicht länger als nötig am Ladegerät.
lithium ionen akku

Beim Lade- und Entladevorgang des Li-Ion-Akkus bewegen sich die Lithiumionen zwischen den Polen durch den Separator, der das Aktivmaterial (hier Kobalt) von der Graphitelektrode trennt.

5. Fragen und Antworten rund um das Thema E-Bike Akkus

5.1. Was kostet es, den Akku für mein Fahrrad zu laden?

Im Vergleich zum recht hohen Kaufpreis schlägt ein voller Ladevorgang für einen E-Bike Akku, je nach Energiedichte, mit gerade einmal 10 bis 18 Cent zu Buche. Die Werte können entsprechend den Preisen Ihres Stromanbieters leicht schwanken. Wollen Sie den „Tank“ Ihres E-Bikes unterwegs auffüllen, finden Sie hier ein umfassendes Verzeichnis aller öffentlichen Ladestationen, die zum großen Teil sogar kostenfrei sind.

5.2. Kann ein E-Bike Akku explodieren?

BMS

Der Balancer hilft dabei, den Akku vor Schäden durch Tiefentladung zu schützen.

Technisch gesehen ist das tatsächlich möglich, wenn es sich um einen Lithium-Ionen-Akku handelt. Denn bei diesen Energiespeichersystemen wird eine leicht entzündliche, leitende Flüssigkeit eingesetzt, in der sich die Lithium-Ionen zwischen den Elektroden der Zelle beim Laden und Entladen bewegen.

Kommt dieser Elektrolyt in Kontakt mit Sauerstoff oder wird durch eine mechanische Beschädigung des Akkus ein Kurzschluss verursacht, kann es zu einer exothermen Reaktion mit Flammenbildung und – bedingt durch die beengten Platzverhältnisse zu einer – Verpuffung kommen.

Die Stiftung Warentest gab diesbezüglich eine Meldung zum Rückruf einer Charge von Panasonic Akkus heraus, bei denen ein Produktionsfehler zu einer erhöhten Brandgefahr geführt hatte.

5.3. Kann man einen E-Bike Akku beim Fahren aufladen?

Die Energierückgewinnung funktioniert am besten bei langen Bremswegen an Bergabfahrten.

Die Energierückgewinnung funktioniert am besten bei langen Bremswegen an Bergabfahrten.

Grundlegend ist die Energierückgewinnung, auch Rekuperation genannt, beim Fahren möglich. Einiger Marken wie BionX bieten Motoren für E-Bikes an, mit denen Sie beim Bremsvorgang bei längeren Bergabfahrten der Batterie wieder Energie zuführen können. Allerdings lassen sich damit derzeit maximal 20 Prozent an Energie wieder aufladen.

5.4. Wie lang hält ein E-Bike Akku in etwa?

Die Lebensdauer eines E-Bike-Akkus richtet sich vornehmlich nach dem verwendeten Material. Nickel-Cadmium-Akkus können etwa 600 bis 1.000 Mal geladen werden, bevor sie ausgetauscht werden müssen. Lithium-Ionen-Akkus schaffen etwa 500 Ladezyklen, bis ein spürbarer Kapazitätsverlust einsetzt.

Allerdings leiden letztere auch nicht unter dem sogenannten Memory-Effekt, bei dem die Kapazität des Akkus durch Teilentladungen verringert wird. Das heißt: Sie müssen den Akku nicht erst komplett leeren, ehe Sie ihn wieder aufladen. Das erleichtert die Nutzung enorm.

Bildnachweise: shop.stockphotosecrets.com/ING_19033_05981 (chronologisch bzw. nach der Reihenfolge der im Kaufratgeber verwendeten Bilder sortiert)

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