Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus werden nicht nur wegen ihrer Langlebigkeit und Wartungsfreiheit geschätzt. Besonders ihre vergleichsweise hohe Energiedichte bietet viele Vorteile. Was es damit auf sich hat und welchen Einfluss das in den Akkus verbaute Material auf die Energiedichte hat, erfahren Sie in unserem Ratgeber.

Die Bedeutung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus

Die Energiedichte stellt auch bei geringer Akkugrösse die benötigte Leistung über einen längeren Zeitraum zur Verfügung. Sie gibt an, wie lange beispielsweise ein Elektrostapler genutzt werden kann, bevor Sie ihn aufladen müssen. Eine hohe Energiedichte hat den Vorteil, dass sie eine grosse Menge Energie in einem Akku speichert, dessen Format dennoch kompakt ist. Dabei gilt: Die Energiedichte bezeichnet die Verteilung von Energie auf eine bestimmte Grösse.

Die Energiedichte bezeichnet die Verteilung von Energie auf eine bestimmte Grösse. Je grösser die Energiedichte eines Lithium-Ionen-Akkus ist, desto länger ist der beispielsweise damit angetriebene Elektro-Hochhubwagen auch für umfangreiche Hubaufgaben einsatzbereit.

Volumetrische und gravimetrische Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus

Diese Grösse, auf die die Energie verteilt wird, kann folgendermassen unterschieden werden:

• räumlich

Die sogenannte volumetrische Energiedichte bezeichnet das Energiemass in Joule pro Raumvolumen in Kubikmeter. Dabei gilt bei gleicher gespeicherter Energiemenge: Je grösser die volumetrische Energiedichte, desto kleinere Masse hat der Akku.

• auf die Masse bezogen 

Die gravimetrische Energiedichte gibt das Energiemass in Joule pro Masse in Kilogramm an. Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus wird meist gravimetrisch, also als Kapazität pro Masse angegeben. Wie hoch die Energiedichte ist, hängt jeweils vom verwendeten Kathoden-Material ab. Meist wird hier Kobaltoxid verbaut. Dieses 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 Li-Ion-Akkus mit rund 170 Wattstunden pro Kilogramm eingesetzt. Wegen der geringeren Energiedichte bieten diese Akkus mehr als 500 Ladezyklen und sind somit insgesamt langlebiger.

Bei regelmässigem Gebrauch verschleissen Lithium-Ionen-Akkus zwangsläufig und mit jedem Lade-/Entladezyklus. Dadurch verlieren sie an Kapazität. Es gibt verschiedene Methoden, mit denen Sie die Akku-Kapazität messen können, um festzustellen, wie es um deren Haltbarkeit bestellt ist.

Coulomb-Wirkungsgrad

Der Coloumb-Wirkungsgrad bezeichnet die Effizienz, mit der die im Akku gespeicherte Energie wieder entnommen, also genutzt werden kann. Zusätzlich zu einer hohen Energiedichte haben moderne Akkus einen Couloumb-Wirkungsgrad von nahezu 100 Prozent: Fast der gesamte Strom, den Sie in einen Lithium-Ionen-Akku laden, kann wieder entnommen werden. Dementsprechend sind sie weitaus leistungsfähiger als Blei-Säure-Batterien, denn diese erreichen hier nur einen Wirkungsgrad von 65 Prozent.

Besonders leistungsstark bleiben die Energiespeicher, wenn Sie sie nicht nur richtig laden, sondern wenn Sie auch bei Nichtbenutzung Ihre Lithium-Ionen-Akkus richtig lagern beziehungsweise für den optimalen Lithium-Batterie-Transport vorbereiten. Insbesondere die sogenannte IP-Schutzart ist je nach Einsatzgebiet des akkubetriebenen Gerätes von grosser Bedeutung. Irgendwann sind aber auch bestmöglich gepflegte Akkus verschlissen. Unbrauchbare Batterien müssen Sie ordnungsgemäss entsorgen, so schreibt es der Gesetzgeber für Gefahrgut und Gefahrstoff vor. Wie Sie Ihre alten Lithium-Ionen-Akkus entsorgen und recyclen, verrät Ihnen unser Ratgeber.

Übersicht: Energiedichte verschiedener Lithium-Ionen-Akkus

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

Besonders im Bereich der Elektromobilität wird aktuell an der Energiedichte geforscht. Für zukünftige wiederaufladbare Lithium-Akkumulatoren wird erwartet, dass sie eine Energiedichte von über 400 Wh/kg auf Basis von Li-Schwefel erreichen, oder bis zu 800 Wh/l auf Basis von Li-Luft.

FAQ zur Energiedichte von Li-Ionen-Akkus

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