Akku Typen im Vergleich

Im Laufe der Jahre wurden für e-bikes vier verschiedene Akku-Typen verwendet, Bleigel, Nickel-Cadmium, Nickel-Metallhybrid und Lithium-Ionen-Akkus, welche eine aufsteigende Reichweite aufweisen. Da Bleigel-Akkus eine sehr geringe Energiedichte aufweisen, werden sie in neuen e-bikes nicht mehr verbaut. Seit 2009 sind Nickel-Cadmium-Akkus aufgrund ihrer Umweltschädlichkeit in Deutschland mit wenigen Ausnahmen verboten.  Also konzentrieren wir uns auf Nickel-Metallhybrind und Lithium-Ionen Akkus, wobei letztere noch – je nachdem, welche Kathodenmaterialien sie verwenden – in Lithium-Cobaltdioxid und Lithium-Eisen-Phosphat unterteilt werden können.

Nickelhybrid zeichnet sich durch eine geringe Selbstentladung und durch eine wesentlich bessere Umweltverträglichkeit als das verbotene Nickel-Cadmium aus, ist bezüglich Zellspannung und Wirkungsgrad Lithium-Ionen-Akkus jedoch unterlegen. Lithium-Ionen-Akkus zeichnen sich allgemein durch eine hohe Energiedichte aus, im Vergleich zu Nickelmetallhybrid sind sie wenig Anfällig für Überladung und die Problematik des Memory-Effekts ergibt sich nicht. Deswegen sind sie in den meisten Fällen die beste Wahl. Die wichtigsten Kennzahlen aller drei Technologien sind in der folgenden Tabelle zusammen gestellt.

Nickel-Metallhybrid Lithium-Cobaltoxid Lithium-Eisen-Phosphat
Zyklen 500 500 1000
Spannung 1,2 V 3,6 V 3,3 V
Energiedichte 80 Wh/kg 150 – 200 Wh/kg 90 Wh/kg
Wirkungsgrad > 70% > 90% > 90%

 

Der häufigste – und auch zuerst kommerziell erhältliche – Lithium-Ionen Akku verfügt über eine (namensgebende)  positive Elektrode aus Lithium-Cobalt(III)-oxid (LiCoO2). In die sich ergebende Struktur können sich Lithium-Ionen gut einlagern, ohne mechanischen Stress zu erzeugen. Dies resultiert in einem hohen Wirkungsgrad. Die Technologie ist immer noch das verbreiteteste und in vielen mobile Gerät verbaut. Viele neuere Akkumulatoren enthalten oft auch darüber hinaus Nickel, Magnesium und/oder Aluminium um die Lebensdauer, Ladekapazität zu verbessern.

Der LithiumEisenphosphat-Akkumulator (LiFePO4-Akkumulator) ist eine neuere Entwicklung und zeichnet sich vor allem durch hohe Lade- und Entladeströme, eine sehr gute Temperaturstabilität und eine lange Lebensdauer aus. Da im Gegensatz zur Lithium-Colbalt-Oxid bei der Zellreaktion kein Sauerstoff freigesetzt wird, ist die Gefahr eines Entflammens dieses Typs Akkumulators wesentlich geringer.

Im Vergleich zu Lithium-Eisen-Phosphat ist Lithium-Cobaltoxid preiswerter und verfügt über eine deutlich höhere Energiedichte – ein e-bike ist also leichter, wenn die Akkus so dimensioniert sind, dass sie die gleiche Energiemenge speichern können. Lithium-Eisen-Phosphat bietet hingegen eine hohe Sicherheit, da es sich um eine Batterie mit Festelektrolyt handelt. Es besteht also keine Gefahr der Überhitzung. Zudem verfügen sie über eine geringe Selbstentladung und eine höhere Leistungsdichte als Lihtium-Cobaltoxid-Akkus.

Nach der angegebenen Zyklenzahl sinkt die Kapazität unter einen Wert von 80%, was bei den meisten Herstellern als Kriterium für das Ende der Lebenszeit gilt. Eine Verwendung ist weiterhin möglich, allerdings sinkt die Reichweite deutlich. Wer nicht zu tief in die Zellchemie der unterschiedlichen Typen einsteigen möchte, sollte sich vor allem an Gesamtgewicht, Reichweite und der Energie orientieren, die im Akku gespeichert werden kann. Je nach Anwendung kann zudem die Ladezeit wichtig sein.

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