Welches ist die beste Batterie?
Batterieneulinge brüsten sich mit Wunderbatterien, die sehr hohe Energiedichte liefen, 1000 Lade-/ Entladezyklen verarbeiten und dünn wie Papier sind. Solche Eigenschaften sind sicher erreichbar, aber nicht in einer und derselben Batterie.
Eine bestimmte Batterie kann gebaut sein für kleine Abmessungen und große Leistungsfähigkeit, aber diese Batterie wird eine stark begrenzte Lebenserwartung haben. Eine andere Batterie kann für lange Lebenserwartung gebaut sein, aber sie ist dick und unhandlich. Eine dritte Batterie kann eine hohe Energiedichte und lange Lebenserwartung aufweisen, aber sie ist für den Konsumenten unerschwinglich.
Batteriehersteller kennen die Kundenbedürfnisse und bieten Batterien an, die diesen Anforderungen am besten entsprechen. Die Mobiltelefonindustrie ist ein Beispiel für diese geschickte Anpassung an den Markt. Hier bekommen kleine Abmessungen und hohe Energiedichte den Vorzug gegenüber langer Lebenserwartung. Kurze Lebenserwartung ist hier kein Problem, da die Geräte ersetzt werden, bevor die Batterie abgenutzt ist.
Lassen Sie uns verschiedene Batterietypen ansehen, beginnend mit Nickel-Metallhydrid. Die zylindrischen Nickel-Metallhydrid-Batterien bieten eine mittlere Energiedichte von 80Wh/kg und erlauben geschätzte 400 Zyklen. Die prismenförmige Nickel-Metallhydrid-Batterie ist gebaut für schlanke Geometrie, und vereinbart Energiedichte und Anzahl Zyklen. Die Batterie wird geschätzt auf mäßige 60Wh/kg und bietet ca. 300 Zyklen. Besonders dauerhafte Nickel-Metallhydrid-Batterien für industrielle Zwecke sind als zylindrische Zellen gebaut und ergeben bescheidene 70Wh/kg, aber überdauern etwa 1000 Zyklen.
Lithium-Ion-Batterien können in ähnlicher Weise für verschiedene Energiedichten gebaut werden. Mehr Energie in eine Zelle packen geht auf Kosten der Sicherheit. Während kommerzielle Lithium-Ion-Batterien gute Sicherheit aufweisen, werden Super-Hoch-Kapazitäts-Lithium-Ion-Batterien aus Sicherheitsgründen dem breiten Publikum nicht zugänglich gemacht.
Nachfolgend eine Zusammenfassung der Stärken und Grenzen der heute beliebten Batterien. Wenn auch die Energiedichte den Vorrang hat, gibt es doch auch einige andere wichtige Punkte, wie Lebenserwartung, Ladecharakteristik, Unterhaltsaufwand, Selbstentladung und Betriebskosten. Da Nickel-Kadmium-Batterien noch immer als Standard für Vergleiche angesehen werden, werden wir andere Chemien gegenüber diesem klassischen Batterietyp bewerten.
-Nickel-Kadmium --- ausgereift, hat aber nur mäßige Energiedichte. Nickel-Kadmium wird dort verwendet, wo Wert auf lange Lebenserwartung, große Entladekoeffizienten und großen Temperaturbereich gelegt wird. Wichtigste Anwendungen sind Funkgeräte, medizinische Geräte und Werkzeuge. Nickel-Kadmium enthält giftige metallische Substanzen.
-Nickel-Metallhydrid --- bietet eine größere Energiedichte als Nickel-Kadmium, hat aber eine kürzere Lebenserwartung. Enthält keine giftige metallische Substanzen. Anwendungen beinhalten drahtlose Telefone und Laptop-Computers.
-Blei-Säure --- preiswerteste Lösung für größere Anlagen, wo das Gewicht keine Rolle spielt. Blei-Säure wird vorwiegend in Spitälern verwendet, für Rollstühle, Notstrom-Beleuchtungsanlagen und unterbruchsichere Speisungen.
-Lithium-Ion --- Batterien mit dem größten Wachstumspotenzial. Bieten hohe Energiedichte bei kleinem Gewicht. Schutzschaltungen werden benötigt, um Spannung und Strom aus Sicherheitsgründen zu begrenzen. Anwendungen beinhalten Notebook-Computers und Cellulartelefone.
-Lithium-Polymer --- Ähnlich wie Lithium-Ionen, gestattet dieses System schlanke Batterien in einfacher Konstruktion zu bauen, allerdings bei höheren Kosten für Watt-Stunden. Hauptanwendungsgebiete sind Cellulartelefone.
-Wiederverwendbare Alkalinbatterien --- Ihre begrenzte Anzahl Ladezyklen und der tiefe Ladestrom werden kompensiert durch eine lange Lagerfähigkeit, was die Batterie für tragbare Unterhaltungsgeräte und Blitzlichtgeräte hervorragend geeignet macht.
Die Tabelle 1 fasst die Eigenschaften von gewöhnlichen Batterien zusammen. Sie ist begründet auf durchschnittlichen Werten von heute vorhandenen Publikationen. Bemerke, dass Nickel-Kadmium die kürzeste Ladezeit aufweist, den höchsten Strom abgeben kann und die tiefsten Betriebskosten aufweist, jedoch eine regelmäßige Wartung benötigt.
Mit freundlicher Genehmigung von
Isidor Buchmann (Cadex Electronics Inc.)
