Was ist Batteriekapazität?
Definition
Die Batteriekapazität gibt an, wie viel elektrische Ladung eine Batterie speichern und abgeben kann. Sie wird in der Einheit Amperestunden (Ah) oder Milliamperestunden (mAh) angegeben. Je höher die Kapazität, desto mehr Energie kann die Batterie bereitstellen und desto länger kann ein angeschlossenes Gerät betrieben werden.
Wie wird die Batteriekapazität berechnet?
Die Batteriekapazität lässt sich mit der Formel Q = I × t berechnen, wobei Q die Kapazität in Amperestunden, I der Entladestrom in Ampere und t die Entladezeit in Stunden ist.
Rechnungsbeispiel
Beispielsweise hat eine Batterie, die über 2 Stunden einen konstanten Strom von 5 A liefert, eine Kapazität von 10 Ah (5 A × 2 h = 10 Ah).
Welche Faktoren beeinflussen die Batteriekapazität?
Verschiedene Faktoren wirken sich auf die tatsächlich nutzbare Kapazität einer Batterie aus:
- Entladestrom: Je höher der Entladestrom, desto geringer die verfügbare Kapazität.
- Temperatur: Niedrige Temperaturen verringern die Kapazität, hohe Temperaturen beschleunigen die Alterung.
- Alter und Zyklenzahl: Mit zunehmender Nutzungsdauer und Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen nimmt die Kapazität ab.
- Entladeschlussspannung: Je niedriger die Spannung, bis zu der die Batterie entladen wird, desto geringer die nutzbare Kapazität.
Was ist der Unterschied zwischen Nennkapazität und effektiver Kapazität?
Die Nennkapazität ist die vom Hersteller angegebene theoretische Kapazität unter definierten Bedingungen. Die effektive Kapazität hingegen bezeichnet die tatsächlich nutzbare Kapazität unter realen Einsatzbedingungen. Sie liegt aufgrund von Verlusten und den oben genannten Einflussfaktoren meist deutlich unter der Nennkapazität.
Welche Rolle spielt die Batteriekapazität für die Elektromobilität?
In Elektrofahrzeugen bestimmt die Batteriekapazität maßgeblich die Reichweite. Je höher die Kapazität des Akkus, desto weiter kann das Fahrzeug mit einer Ladung fahren. Allerdings steigen mit zunehmender Kapazität auch Gewicht, Platzbedarf und Kosten der Batterie. Daher gilt es, die optimale Balance zwischen Reichweite, Effizienz und Wirtschaftlichkeit zu finden.
Wie entwickelt sich die Batteriekapazität von Elektroautos?
Die Kapazität der Antriebsbatterien von Elektrofahrzeugen ist in den letzten Jahren stetig gestiegen. Während frühe Modelle oft nur 20-30 kWh Kapazität aufwiesen, sind heute Akkus mit 50-100 kWh üblich. Einige Hersteller bieten sogar Kapazitäten von über 100 kWh an, was Reichweiten von 500 km und mehr ermöglicht. Gleichzeitig ist es gelungen, die Energiedichte der Batterien zu erhöhen und so bei gleicher Kapazität Gewicht und Volumen zu reduzieren.
Warum ist eine hohe Batteriekapazität wichtig für die Akzeptanz von E-Fahrzeugen?
Eine hohe Batteriekapazität und damit große Reichweite ist ein entscheidender Faktor für die Alltagstauglichkeit und Akzeptanz von Elektroautos. Viele Nutzer erwarten ähnliche Reichweiten wie von Verbrennerfahrzeugen, um flexibel und ohne häufiges Nachladen mobil zu sein. Mit steigenden Kapazitäten und einem Ausbau der Ladeinfrastruktur werden E-Autos zunehmend konkurrenzfähig und für einen breiteren Kundenkreis attraktiv.
Welche Batterietechnologien versprechen zukünftig höhere Kapazitäten?
Intensiv wird an neuen Batterietechnologien geforscht, die höhere Energiedichten und Kapazitäten versprechen. Vielversprechende Ansätze sind unter anderem:
- Silizium-Anoden zur Steigerung der Kapazität gegenüber herkömmlichen Graphit-Anoden
- Feststoff-Elektrolyte für höhere Energiedichte und Sicherheit
- Lithium-Schwefel-Batterien mit sehr hoher theoretischer Energiedichte
- Lithium-Luft-Batterien, die Sauerstoff aus der Umgebungsluft nutzen
Bis zur Serienreife und einem Einsatz in Elektrofahrzeugen sind allerdings noch einige Herausforderungen zu lösen.