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Lithium-Ionen-Akkus werden nicht nur wegen ihrer Langlebigkeit und Wartungsfreiheit geschätzt, sondern vor allem auch wegen ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte. Diese bietet auch bei geringer Akkugrösse die benötigte Leistung über einen längeren Zeitraum: Je grösser die Energiedichte eines Lithium-Ionen-Akkus ist, desto länger ist der beispielsweise damit angetriebene Elektro-Stapler auch für umfangreiche Hubaufgaben einsatzbereit. Eine hohe Energiedichte hat darüber hinaus den Vorteil, dass sie eine grosse Menge Energie in einem Akku speichert, dessen Format dennoch kompakt ist.

Volumetrische und gravimetrische Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus

Die Energiedichte bezeichnet die Verteilung von Energie auf eine bestimmte Grösse. Diese Grösse kann entweder räumlich oder auf die Masse bezogen sein. Der Wert kann deshalb als sogenannte volumetrische Energiedichte angegeben werden, die das Energiemass in Joule pro Raumvolumen in Kubikmeter bezeichnet oder als gravimetrische Energiedichte, die das Energiemass in Joule pro Masse in Kilogramm angibt. Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus wird meist gravimetrisch, also als Kapazität pro Masse angegeben.

Wie hoch die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus ist, hängt jeweils vom verwendeten Kathoden-Material ab. Meist wird hier Kobaltoxid verbaut. Dieser bietet eine Energiedichte von bis zu 180 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg). Obwohl beispielsweise negative Elektroden aus Lithiumkobaltnickel sogar eine Energiedichte bis zu 240 Wattstunden pro Kilogramm ermöglichen, werden häufiger Lithium-Ionen-Akkus mit rund 170 Wattstunden pro Kilogramm eingesetzt. Wegen der geringeren Energiedichte bieten diese Akkus mehr als 500 Ladezyklen und sind somit insgesamt langlebiger.

Coulomb-Wirkungsgrad

Zusätzlich zu einer hohen Energiedichte, haben Lithium-Ionen-Akkus einen Coulomb-Wirkungsgrad von nahezu 100 Prozent. Der Wirkungsgrad bezeichnet die Effizienz, mit der die im Akku gespeicherte Energie wieder entnommen, also genutzt werden kann. Akkumulatoren wie Blei-Säure-Batterien erreichen hier nur einen Wirkungsgrad von 65 Prozent.

Übersicht: Energiedichte verschiedener Lithium-Ionen-Akkus

Je nach Aufbau der Lithium-Ionen-Akkus erreichen sie verschiedene Energiedichten:

Lithium-Akku-TypEnergiedichte
Lithium-Cobaltdioxid-Akku110–160 Wh/kg
Lithium-Polymer-Akku100–150 Wh/kg
Lithium-Eisen-Phosphat-Akku80–140 Wh/kg
Lithium-Titanat-Akku90 Wh/kg

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