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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 von Energiedichte bei Lithium-Ionen-Akkus

Die Energiedichte bietet auch bei geringer Akkugröße die benötigte Leistung über einen längeren Zeitraum. Sie gibt an, wie lange beispielsweise ein Elektro-Stapler 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. Je größer die Energiedichte eines Lithium-Ionen-Akkus ist, desto länger ist der beispielsweise damit angetriebene Elektro-Stapler 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 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

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 Lithium-Ionen-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 Lithium-Akkus 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.

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

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

FAQ zur Energiedichte von Li-Ionen-Akkus

Was bedeutet Energiedichte bei Lithium-Ionen-Akkus?

Energiedichte bezeichnet die Verteilung von Energie auf eine bestimmte Größe.

Wie wird die Energiedichte unterteilt?

Energiedichte wird folgendermaßen unterteilt:
1.      Gravimetrische Energiedichte: Gibt das Energiemaß in Joule pro Masse in Kilogramm an.
2.      Volumetrische Energiedichte: Bezeichnet das Energiemaß in Joule pro Raumvolumen in Kubikmeter.

Was ist der Coloumb-Wirkungsgrad?

Der Coloumb-Wirkungsgrad bezeichnet, wie viel Energie pro Volumen aus einer Batterie entnommen werden kann.

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