Kapazität von Batterien
Die Kapazität von Batterien wird maßgeblich durch ihre chemische Zusammensetzung und Größe bestimmt. Jede Batterieart weist spezifische Zellspannungen und Kapazitäten auf. Hier ein Überblick über einige gängige Batterietypen und ihre Eigenschaften.
CR2032-Batterien
CR2032-Batterien nutzen Lithium-Manganoxid-Technologie und liefern eine Nennspannung von 3V bei einer Kapazität von 210mAh. Diese Knopfzellen haben einen Durchmesser von 20mm und eine Dicke von nur 3,2mm. Ihre Kapazität liegt somit bei 0,2 Ah.
AA-Batterien
Typische Alkali- oder NiMH-Batterien im Standard-AA-Format haben eine Kapazität von etwa 2000 bis 3000 mAh (2 bis 3 Ah). Lithium-Eisen-Disulfid (Li-FeS2) AA-Batterien sind nicht wiederaufladbar und weisen eine Nennspannung von 1,5 Volt sowie eine typische Kapazität von 2700-3300 mAh auf, wobei einige Modelle bis zu 3500-3600 mAh erreichen.
Lithium-Ionen-Batterien
Fast alle Lithium-Ionen-Batterien arbeiten mit 3,8 Volt. Lithium-Ionen 18650 Batterien haben in der Regel Kapazitäten von 2300 bis 3600 mAh.
Autobatterien
Eine gängige Spannung für Autobatterien ist 12 Volt (Gleichstrom). Diese Batterien bestehen aus sechs 2V-Blei-Zellen. Eine durchschnittliche Autobatterie könnte eine Kapazität von etwa 70 Ah haben, spezifiziert bei einem Strom von 3,5 A. Dies bedeutet, dass diese Batterie einen Strom von 3,5 A über 20 Stunden (70 Ah / 3,5 A) kontinuierlich liefern könnte.
Kapazitätsberechnung
Die Kapazität wird berechnet, indem der Entladestrom (in Ampere) mit der Entladezeit (in Stunden) multipliziert wird. Sie hängt von bestimmten Bedingungen ab, wie z.B. der Temperatur, dem Lebenszyklus der Batterie und der Lade-/Entladerate.
Temperatur und Batterieleistung
Bei höheren Temperaturen ist die Leistung der Batterie höher als bei niedrigeren Temperaturen, da die elektrochemischen Reaktionen effizienter sind. Hohe und niedrige Temperaturen wirken sich unterschiedlich auf die Batterielebensdauer aus.
Lebenszyklus der Batterie
Der Lebenszyklus einer Batterie hat für wiederaufladbare Batterien zwei Bedeutungen: Die Dauer, wie lange ein Gerät mit einer vollständig aufgeladenen Batterie betrieben werden kann, und die Anzahl der möglichen Lade-/Entladezyklen, bevor die Zellen nicht mehr zufriedenstellend funktionieren.
Lade- und Entladerate
Wenn eine Batterie mit einem hohen Strom entladen wird, verringert sich ihre Kapazität, da weniger aktives Material reagieren kann als bei einem niedrigeren Entladestrom.
Batteriekapazität und Parallelschaltung
Bei paralleler Verdrahtung von Batterien werden ihre Kapazitäten (in Amperestunden) zusammengezählt. Die Gesamtenergie (in Wattstunden) in beiden Konfigurationen ist jedoch gleich.
Energiekapazität von Batterien
Die „Energiekapazität“ einer Batterie ist die gesamte Anzahl an Wattstunden, die verfügbar sind, wenn die Batterie bei einem bestimmten Entladestrom (als C-Rate spezifiziert) von 100% SOC bis zur Abschaltspannung entladen wird. Energie wird berechnet, indem die Entladeleistung (in Watt) mit der Entladezeit (in Stunden) multipliziert wird.
Zusätzliche Charakteristika
Um die Leistungsfähigkeit jeder Batterie zu vergleichen und zu verstehen, sind bestimmte Parameter charakteristisch für jede Batterie, auch innerhalb eines Batterietyps. Diese Parameter sind eine Referenz, wenn eine Batterie benötigt wird und spezifische Qualitäten erforderlich sind, da Batterien in allen Arten von Geräten und zu unendlichen Zwecken verwendet werden.
