Was ist Leistungsdichte?
Definition
Die Leistungsdichte beschreibt, wie viel Leistung pro Volumen oder Masse aus einer Batterie entnommen werden kann. Sie gibt Auskunft darüber, wie stark ein Elektroauto beschleunigen kann. Man unterscheidet zwischen volumetrischer und gravimetrischer Leistungsdichte.
Wie wird die Leistungsdichte berechnet?
Die volumetrische Leistungsdichte wird in Watt pro Liter (W/L) angegeben und beschreibt die Leistung, die pro Volumen aus einer Batterie entnommen werden kann. Die gravimetrische Leistungsdichte hingegen wird in Watt pro Kilogramm (W/kg) angegeben und beschreibt die Leistung pro Masse (Gewicht), die eine Batterie liefern kann.
Was ist der Unterschied zwischen Leistungsdichte und Energiedichte?
Während die Leistungsdichte Auskunft darüber gibt, wie stark ein Elektroauto beschleunigen kann, ist die Energiedichte entscheidend dafür, wie lange es fahren kann. Eine hohe Leistungsdichte ermöglicht einen schnellen Ladevorgang, eine hohe Energiedichte dagegen lange Reichweiten. Derzeit sind keine Batterien verfügbar, die beide Eigenschaften in gleich hohem Maße aufweisen.
Welche Faktoren beeinflussen die Leistungsdichte?
Die Leistungsdichte hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Zellchemie, den verwendeten Materialien, dem Zelldesign und der Kühlung. Durch den Einsatz leistungsfähiger Elektroden, dünner Separatoren und optimierter Elektrolyte lässt sich die Leistungsdichte erhöhen. Auch eine effiziente Wärmeabfuhr ist wichtig, da hohe Ströme die Zellen stark erwärmen.
Wie kann die Leistungsdichte von Batterien weiter gesteigert werden?
Aktuelle Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zielen darauf ab, die Leistungsdichte von Lithium-Ionen-Batterien weiter zu verbessern. Ansätze sind unter anderem der Einsatz von Silizium-Anoden, Hochvolt-Kathoden und Festkörperelektrolyten. Auch an alternativen Batteriekonzepten wie Lithium-Schwefel oder Metall-Luft wird geforscht, die perspektivisch deutlich höhere Leistungsdichten versprechen.