Stabilität, Lebensdauer, Zyklenfestigkeit, Zyklenstabilität

Enzyklopädie der Batterien

Zyklenstabilität von Batterien
Zyklenfestigkeit von Batterietypen
Lebensdauer Batterietypen
Stabilität von Batterietypen

Zyklenfestigkeit, Zyklenstabilität und Lebensdauer von Batterien

Verwandte Begriffe ​

Haltbarkeit, Lebensdauer, Stabilität, Zyklen, Zyklen-Lebensdauer, Zyklen-Stabilität,  Zyklenfestigkeit,  Zyklenstabilität, cycling stability, cycle-life, life-cycle, Wiederaufladbarkeit, End of Life, EOL

Was ist die Zyklenstabilität? Was ist die Zyklenfestigkeit?

Zur Evaluierung der «Haltbarkeit» einer wiederaufladbaren Batterie (auch Akkumulator genannt) wird im Labor die Zyklenfestigkeit oder Zyklenstabilität (engl. cycle life oder cycling stability) getestet. 

 

Dabei wird ermittelt, wie viele Male eine Batterie geladen und entladen werden kann, bis die Batterie nur noch 80% ihrer ursprünglichen Ladekapazität hat. Einmal laden und entladen ist demnach ein ganzer Zyklus. 

 

Oft wird beim Labortest bei 1 C (C-rate) entladen, daher es wird geschaut, wie oft die Batterie innerhalb einer Stunde entladen werden kann, ohne stark zu degradieren.

 

Ziel ist es eine Batterie zu bauen, die möglichst viele Male geladen und entladen, werden kann, ohne dass die Batterie ihre Nennkapazität verliert. Damit steigt die Lebensdauer der Batterie und die Stromspeicherkosten pro Zyklus fallen. Zudem ist eine hohen Zyklenfestigkeit wichtig, damit Batterien eine gute Ökobilanz erhalten, den bei der Herstellung eine Batterie wird viel Energie verbraucht.

So werden Batterien, die in Elektroautos eingesetzt werden, durch neue ersetzt, wenn der Verlust der Reichweite der Elektroautos für den Kunden nicht mehr genügend ist. Diese Grenze wird häufig auf 80 % der ursprünglichen Kapazität gesetzt.

Im Folgenden finden Sie einige «Richtwerte» für die Zyklenstabilität von 9 Batterietypen im Vergleich. Es muss beachtet werden, dass je nach Testbedingung die Zahlen stark abweichen können. Die Stabilität ist von vielen Faktoren abhängig. Jeder Batteriezellen-Hersteller muss für sein Produkt seine gemessenen Werte angeben.

Tabelle: Zyklenstabilität von 9 Batterietypen im Vergleich

Batterietyp

Zyklenfestigkeit /Zyklenstabilität

Lebensdauer in Jahre

Primäre Alkaline

1

5-10

Blei-Akkumulator (Autobatterie)

500-2000

10

Ni-MH (Nickel-MetallHydrid)

1500

10-20

Lithium-Ionen-Batterien (LIB)

500-10'000

10-20

LIB-TYP1:  LFP-Graphit

2000-6'000

LIB-TYP2: NCA-Graphit

800-3000

LIB-TYP3: NMC-Graphit

800-2500

Redox-Flow Batterien

5000-20'000

Superkapazitor, Ultrakapazitor

1'000'000

Entladetiefe einer Batterie

Was ist die Entladetiefe?

Die sogenannte Entladetiefe beschreibt, bei welchem elektrochemischen Potenzial in Volt und Anteil Kapazität des Akkus – die Entladung gestoppt werden muss. 

Bei Lithium Ionen wird z. B. von 3 Volt bis 1.2 Volt entladen, nicht aber bis 0 Volt! Lithium-Ion Batterien haben daher eine eher eine schlechte Entladetiefe. 

Daher kann in der Praxis nie 100 % der eigentlichen Kapazität gebraucht werden! 

Die nutzbare Kapazität von Lithium-Ionen ist daher in der Regel viel geringer als die Nennkapazität, die auf dem Akku angegeben ist.

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