Zyklische Alterung von Batterien!

Batterien sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken und spielen eine entscheidende Rolle bei der Stromversorgung einer Vielzahl von Geräten, von Smartphones bis hin zu E-Bikes. Doch wie viele von uns wissen tatsächlich, wie Batterien altern und welche Faktoren ihre Lebensdauer beeinflussen? In diesem Artikel werden wir uns mit dem Konzept der zyklischen Alterung von Batterien auseinandersetzen.

Zyklische Alterung

Die zyklische Alterung von Batterien bezieht sich auf den Einfluss der Anzahl der Lade- und Entladezyklen auf ihre Lebensdauer. Bei jedem vollständigen Lade- und Entladevorgang einer Batterie treten chemische Reaktionen auf, welche die aktiven Materialien in der Batterie allmählich abbauen. Diese chemischen Veränderungen führen, im Laufe der Zeit, zu einer Abnahme der Batteriekapazität und Leistungsfähigkeit.

Die zyklische Alterung von Batterien basiert auf einer Reihe von Mechanismen, die sich stetig aufgrund der wiederholten Lade- und Entladezyklen weiter selbst vorantreiben.

Die verschiedenen Mechanismen der Alterung

1. Ausdünnung des Elektrolyten: Während der Lade- und Entladezyklen einer Batterie kommt es zur Diffusion von Ionen durch den Elektrolyten. Dieser Prozess führt dazu, dass der Elektrolyt allmählich an Konzentration verliert und ausdünnt. Die Ausdünnung des Elektrolyten reduziert die Leitfähigkeit und beeinträchtigt die Effizienz der Ionenbewegung in der Batterie.
2. Verlust von aktiven Materialien: Die wiederholten chemischen Reaktionen während der Lade- und Entladevorgänge führen zu einem Verlust der aktiven Materialien an den Elektroden. Insbesondere die negativen Elektroden können aufgrund von Prozessen wie Lithiumplattierung oder Lithiumverlust, Materialien verlieren. Dieser Materialverlust verringert die Kapazität und Leistungsfähigkeit der Batterie im Laufe der Zeit.
3. Bildung von Kristallen: Während der Zyklisierung können sich auf den Elektroden Kristalle bilden, wie z.B. Lithiumdendriten im Falle von Lithium-Ionen-Batterien. Diese Kristalle können das elektrische Isolationsvermögen erhöhen und zu Kurzschlüsse oder Kapazitätsverlust führen.
4. Degradation der Separatorschicht: Der Separator in einer Batterie ist dafür verantwortlich, die positiven und negativen Elektroden voneinander zu trennen und einen elektrischen Kurzschluss zu verhindern. Durch die zyklische Alterung kann der Separator jedoch Schäden erleiden, z. B. durch mechanische Beanspruchung, Partikelbildung oder chemische Reaktionen. Eine Beschädigung des Separators kann zu internen Kurzschlüssen führen und die Leistungsfähigkeit der Batterie beeinträchtigen.

Diese Mechanismen der zyklischen Alterung treten nicht unmittelbar nach den ersten Zyklen auf, sondern entwickeln sich allmählich im Laufe der Zeit. Die Geschwindigkeit und Ausprägung der zyklischen Alterung hängen von verschiedenen Faktoren wie Batterietyp, Lade- und Entladeraten, Betriebstemperatur und Zyklenzahl ab. Durch die Optimierung dieser Parameter und die Anwendung geeigneter Lade- und Entladestrategien, können die negativen Auswirkungen der zyklischen Alterung reduziert werden, um so die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit von Batterien zu maximieren. Genau da kommt der Bikchef ins Spiel!   Der Bikechef ist eine intelligente Ladelösung für E-Bikes, der die Batterielebensdauer verlängert, indem dieser den Ladezustand begrenzt und dabei die übermäßige kalendarische Alterung reduziert. Jetzt Bikechef kaufen!