Eigenschaften elektrischer Batterien
Elektrische Batterien sind grundlegende Bestandteile vieler Geräte und haben unterschiedliche Eigenschaften, die ihre Leistung und Anwendbarkeit bestimmen. Sie sind wesentliche Quellen für Gleichstrom (DC) und wandeln gespeicherte chemische Energie durch elektrochemische Prozesse in elektrische Energie um. Eine typische Batterie besteht aus einer oder mehreren Volta-Zellen, die auf spontanen Redoxreaktionen in zwei Elektroden beruhen, die durch einen Elektrolyten getrennt sind. Dieser ist ionisch leitfähig und elektrisch isolierend.
Zellspannung
Die Spannung einer Batterie entsteht durch die Potenzialdifferenz der Materialien, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden. Die Spannung wird in Volt (V) gemessen und ist ein Schlüsselfaktor für die Leistung der Batterie.
Abschaltspannung
Die Abschaltspannung ist die minimal zulässige Spannung einer Batterie. Sie definiert in der Regel den „leeren“ Zustand der Batterie. Die Abschaltung erfolgt, um die Batterie vor Schäden zu schützen, die durch eine zu tiefe Entladung verursacht werden könnten.
Kapazität
Die koulometrische Kapazität einer Batterie bezeichnet die Gesamtmenge an Amperestunden (Ah), die verfügbar sind, wenn die Batterie bei einem bestimmten Entladestrom von 100% SOC (State of Charge) bis zur Abschaltspannung entladen wird. Die Kapazität ist ein Maß für die Energiemenge, die eine Batterie speichern kann.
C-Rate der Batterie
Die C-Rate drückt aus, wie schnell eine Batterie im Verhältnis zu ihrer maximalen Kapazität entladen oder geladen wird. Die Einheit ist h−1. Eine 1C-Rate bedeutet, dass der Entladestrom die gesamte Batterie in 1 Stunde entlädt.
Selbstentladung
Batterien entladen sich allmählich selbst, auch wenn sie nicht angeschlossen sind oder keinen Strom liefern. Dies ist auf nicht stromerzeugende „Neben“-chemische Reaktionen zurückzuführen, die in der Zelle auftreten, auch wenn keine Last anliegt.
Degradation
Bei wiederaufladbaren Batterien tritt bei jedem Lade-Entlade-Zyklus eine gewisse Degradation auf. Diese entsteht oft durch die Migration von Elektrolyten weg von den Elektroden oder weil aktives Material von den Elektroden abgetrennt wird.
Tiefe der Entladung
Die Entladungstiefe ist ein Maß dafür, wie viel Energie aus einer Batterie entnommen wurde, und wird als Prozentsatz der vollen Kapazität ausgedrückt. Zum Beispiel hat eine Batterie mit einer Kapazität von 100 Ah, von der 40 Ah entnommen wurden, eine Entladungstiefe von 40% (DOD).
Zustand der Ladung
Der Ladezustand (SOC) bezieht sich auf die Menge an Ladung in einer Batterie im Verhältnis zu ihren vordefinierten „vollen“ und „leeren“ Zuständen, d.h. die Menge an Ladung in Amperestunden, die in der Batterie verbleibt.
Die Kenntnis dieser Eigenschaften ist entscheidend für die Auswahl der richtigen Batterie für spezifische Anwendungen, da jede Eigenschaft die Leistung und Lebensdauer der Batterie beeinflusst.
