Die beiden gängigsten Batterietypen zur Energiespeicherung sind Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien. Beide werden aufgrund ihrer Effektivität in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. In diesem Blog vergleichen wir Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie Kosten, Umweltauswirkungen, Sicherheit und Lademethoden. Das Verständnis dieser Punkte hilft Ihnen, die beste Batterie für Ihre Bedürfnisse auszuwählen.
Blei-Säure-Batterien vs. Lithium-Ionen-Batterien – welche sind besser?
Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Batterien nutzen ähnliche Technologien zur Energiespeicherung und -abgabe, sind beide wiederaufladbar und haben eine lange Lebensdauer. Dieser Vergleich soll ihre Eigenschaften gegenüberstellen und die Batterieauswahl anhand verschiedener Aspekte erleichtern:
1. Bestandteile
Der Hauptunterschied zwischen Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Batterien ist die Material, das für Kathode, Anode und Elektrolyt verwendet wird.
- In einer Blei-Säure-Batterie dient Blei als Anode, während Bleioxid als Kathode dient. Im Gegensatz dazu dient in einer Lithium-Ionen-Batterie Kohlenstoff als Anode und Lithiumoxid als Kathode.
- Blei-Säure-Batterien verwenden Schwefelsäure als Elektrolyt, während Lithium-Ionen-Batterien Lithiumsalz verwenden.
Dabei wandern beim Entladen Ionen über den Elektrolyten von der Anode zur Kathode, beim Laden läuft der umgekehrte Prozess ab.
2. Gewicht und Größe
Lithiumbatterien übertreffen Bleibatterien hinsichtlich Energiedichte und Batteriekapazität. Infolgedessen Lithiumbatterien sind viel leichter sowie kompakter als Blei-Säure-Batterien mit vergleichbarer Kapazität.
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3. Entladetiefe (DOD)
Die Entladetiefe einer Batterie gibt den Prozentsatz der Gesamtkapazität an, der sicher entladen werden kann, ohne dass die Batterie beschädigt wird. Blei-Säure-Batterien haben eine Entladetiefe von 50 %, während Lithium-Batterien eine Entladetiefe von 80 % haben. Das bedeutet, dass Lithium-Ionen-Akkus können über längere Zeiträume verwendet werden bevor es wieder aufgeladen werden muss.
Aufgrund der höheren Entladetiefe der Lithium-Ionen-Technologie verfügen Lithium-Ionen-Batterien über eine höhere effiziente Kapazität als Blei-Säure-Batterien, insbesondere angesichts der höheren Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien. Moderne Lithium-Ionen-Batterien haben zudem eine Entladetiefe von 100 %.
4. Batteriekapazität
Im Vergleich zwischen Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien wollen wir herausfinden, welche Batterie die bessere Kapazität hat. Die Kapazität einer Batterie ist ein Maß für die Energiemenge, die sie speichern und später wieder abgeben kann. Obwohl die Kapazitätsangaben je nach Batteriemodell und Hersteller unterschiedlich sind, weisen Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien eine deutlich bessere Energieeffizienz auf. Aufgrund ihrer höhere Energiespeicherkapazität, Lithium-Ionen-Batterien können mehr Energie speichern bei gleichem Volumen wie eine Standardbatterie. Dadurch können mit dieser Batterie betriebene Geräte aufgrund der größeren freisetzbaren Energiemenge länger betrieben werden.
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5. Ladezeit
Lithium-Ionen-Akkus laden deutlich schneller als Blei-Säure-Batterien. Benötigt eine Blei-Säure-Batterie beispielsweise acht Stunden zum Laden, ist eine Lithium-Ionen-Batterie mit gleicher Kapazität höchstwahrscheinlich in weniger als zwei Stunden geladen. Der Vergleich der Ladezeit von Lithium-Ionen-Batterien mit der von Blei-Säure-Batterien ist bedeutsam, da Lithium-Ionen-Batterien achtmal schneller aufladen als Blei-Säure-Batterien. Einer der Gründe, warum Lithium-Ionen-Batterien für die meisten Elektrofahrzeuge gewählt werden, ist ihre schnelle Ladefähigkeit.
6. Energiedichte oder spezifische Energie
Bei der Auswahl einer Batterie für eine bestimmte Anwendung ist die Energiedichte ein entscheidender Faktor. Sie bezeichnet das Verhältnis zwischen Batteriekapazität und Gewicht. Lithiumbatterien bieten eine höhere Energiedichte als Blei-Säure-Batterien und sind daher eine bessere Option für EV-Anwendungen.
7. Kosten
Blei-Säure-Batterien sind im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien günstiger und einfacher zu installieren. Lithium-Ionen-Batterien kosten jedoch fast doppelt so viel, übertreffen diese jedoch in Bezug auf die Langlebigkeit. Vergleicht man daher die Kosten von Lithium-Ionen-Batterien mit denen von Blei-Säure-Batterien, so Blei-Säure-Batterien mögen zunächst kostengünstig erscheinenAngesichts der Lebensdauer könnten sich Lithium-Ionen-Batterien trotz der höheren Anschaffungs- und Installationskosten auf lange Sicht als wirtschaftlicher erweisen.
8. Zyklusleben
Die Zyklenlebensdauer definiert sich typischerweise über die Anzahl der Lade- und Entladezyklen, die eine Batterie ohne wesentlichen Leistungsverlust durchlaufen kann. Sie ist entscheidend für ihre Langlebigkeit. Lithium-Ionen-Batterien weisen eine überragende Zyklenlebensdauer von bis zu 5,000 Zyklen auf und sind unempfindlich gegenüber Abflussfaktoren. Blei-Säure-Batterien hingegen halten zwischen 300 und 500 Zyklen und werden durch Tiefentladung stark beeinträchtigt. Im Vergleich von Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien ist die Die Fähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien, mehr Zyklen zu tolerieren, führt zu einer längeren Betriebslebensdauer, was ihre längere Lebensdauer im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien unterstreicht.
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9. Langlebigkeit
Die Haltbarkeit einer Batterie wird oft anhand ihrer Lebensdauer gemessen. Eine gut gewartete Blei-Säure-Batterie kann bis zu zwei Jahre halten, wenn sie nach 50 % Entladung wieder aufgeladen wird. Bei vollständiger Entladung oder Nutzung über 350 % sinkt die Lebenserwartung jedoch auf etwa ein Jahr oder etwa 80 Zyklen. Lithium-Ionen-Akkus bieten eine Lebensdauer von bis zu 10,000 Zyklen. Dennoch altern Batterien, ähnlich wie Solarmodule, und verlieren an Effizienz. Halten Lithiumbatterien also länger als Blei-Säure-Batterien? Ja, das tun sie. halten länger als Blei-Säure-Batterien. Sehen Sie sich den nächsten Abschnitt an, um ein besseres Verständnis zu erhalten.
10. Sicherheit
Batterieausfälle können verschiedene Ursachen haben. Blei-Säure-Batterien enthalten hoch ätzende Schwefelsäure und kann bei Überladung auslaufen, wodurch Wasserstoff- und Sauerstoffgase freigesetzt werden können, die Explosionen verursachen können. Darüber hinaus Bei Lithium-Ionen-Batterien besteht die Gefahr eines thermischen Durchgehens, ein Zustand, in dem die interne Wärmeentwicklung die Wärmeableitung übersteigt, was zu einer Explosion führen kann. Daher ist bei Hochvoltbatterien Vorsicht geboten. Überladung kann sowohl bei Blei-Säure- als auch bei Lithium-Ionen-Batterien zu Explosionen führen.
Dieser Vergleich entscheidet daher, ob Sie je nach Anwendung Blei-Säure- oder Lithium-Ionen-Batterien wählen sollten. Lithium-Ionen-Batterien eignen sich für Elektroautos und die langfristige Stromversorgung. Blei-Säure-Batterien sind hingegen kostengünstiger für Notstromanwendungen wie Computer-USVs und Wechselrichter. Beide Batterietypen sind jedoch im Gebrauch problematisch.
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Halten Lithiumbatterien länger als Bleisäurebatterien?
Lithium-Ionen-Batterien sind bekannt für ihre lange Lebensdauer, oft überdauernd Blei-Säure-Batterien von 3 zu 4 mal und bleiben dabei lange effizient. Trotz ihrer höheren Anschaffungskosten bieten Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer längeren Lebensdauer und größeren nutzbaren Kapazität langfristig einen besseren Wert. Tatsächlich hält eine einzelne Lithiumbatterie oft bis zu zehnmal länger als eine Blei-Säure-Batterie, was zu einer besseren Wirtschaftlichkeit und langfristigen Einsparungen führt.
Bei einer Entladung von bis zu 80 % haben Lithium-Ionen-Batterien eine Lebensdauer von etwa 3,500 Zyklen. Bei einer Entladung auf das gleiche Niveau haben geflutete Blei-Säure-Batterien und ventilgeregelte Blei-Säure (VRLA) Batterien bieten in der Regel nur 300 bis 500 Zyklen. Das bedeutet, dass eine Eine Lithiumbatterie kann bei einmal täglichem Ladevorgang mehr als 14 Jahre halten., während ein Standard Blei-Säure-Batterien halten normalerweise nicht länger als zwei Jahre. Darüber hinaus unterscheidet sich der Ladevorgang bei Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien beim Entladen aufgrund der unterschiedlichen elektrochemischen Zusammensetzungen erheblich.
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Was kosten Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien?
Nachdem wir herausgefunden haben, ob Lithiumbatterien länger halten als Blei-Säure-Batterien, vergleichen wir nun die Kosten der Batterien. Beim Preisvergleich von Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Batterien spielen verschiedene Faktoren eine Rolle. Dazu gehören die installierte Kapazität, die nutzbare Kapazität, die Entladetiefe, der Wirkungsgrad und die Lade-/Entladeratenbeschränkungen.
Da ein Lithium-Ionen-System aufgrund seiner 3.5-mal höheren Energiedichte nur ein Sechstel des Volumens eines Blei-Säure-Systems einnimmt, kann es vollständig entladen werden, im Gegensatz zu AGM-Batterien, die nur zu 50 % entladen werden können. Im Vergleich zwischen Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien betrachten wir die Kostenaufschlüsselung wie folgt:
| Factors | Blei-Säure-AGM (Absorbent Glass Mat) | LITHIUM-IONEN |
| Vorhandene Kapazität | 100 kWh | 50 kWh |
| Nutzbare Kapazität | 50 kWh | 50 kWh |
| Lebensdauer | 500 Zyklen bei 50 % DOD (Entladetiefe) | 3000 Zyklen bei 100% DOD |
| Anzahl der Installationen | 6 (1 + 5 Ersatz) | 1 |
| Batteriekosten | 60 € (000 €/kWh x 100 x 100) | 20 € (000 €/kWh x 400 x 50) |
| Installationskosten | 12 € (000 € pro Installation x 2000) | 2000 € (Einmalinstallation) |
| Transportkosten | 6 000 € (1 000 € pro Transport x 6) | 1 € (Einmalinstallation) |
| Gesamtausgaben | 78,000 € | 23,000 € |
| Kosten pro nutzbarer kWh pro Zyklus | 0.42 € / nutzbare kWh (78 / 000 / 3000) | 0.15 € / nutzbare kWh (23 / 000 / 3000) |
Hinweis: Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Kosten von Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Blei-Säure Änderungen vorbehalten Aufgrund von Lieferkettenunterbrechungen, Schwankungen bei den Rohstoffpreisen und Fortschritten in der Batterietechnologie können sich die Preise ändern. Erkundigen Sie sich daher vor dem Kauf beim nächstgelegenen Händler nach aktuellen Daten.
Trotz der anfänglich höheren Kosten ist die Lithium-Ionen-Technologie etwa 2.8-mal günstiger pro nutzbarer kWh als Blei-Säure-Batterien aufgrund ihrer inhärenten Vorteile, der längeren Lebensdauer und der geringeren Transportkosten. Ein wesentlicher Aspekt ist, dass nutzbare Kapazität, Effizienz und andere Faktoren Einfluss auf die nivellierte Speicherkosten, bezeichnet die Gesamtkosten pro kWh, die eine Batterie während ihrer geschätzten Lebensdauer liefern kann.
Um die gleiche nutzbare Kapazität wie mit einer geringeren Anzahl Lithiumbatterien zu erreichen, müsste man deutlich mehr Bleibatterien kaufen – möglicherweise zwei-, drei- oder sogar viermal. Dies unterstreicht, wie wichtig es ist, die Gesamtkosten über den Lebenszyklus und die nutzbare Kapazität der Batterien zu berücksichtigen, anstatt nur die Anschaffungskosten zu vergleichen.
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Was sind die Vor- und Nachteile von Blei-Säure-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien?
Die Vor- und Nachteile von Blei-Säure-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien sind unten aufgeführt:
1. Lithium-Ionen-Batterien
Der Vorteilen von Lithium-Ionen-Batterien sind wie folgt:
- Höhere Energiedichte: Es bietet eine höhere Energiedichte das mehr Energie speichern kann und gleichzeitig kompakter und leichter ist.
- Längere Lebensspanne: Bei richtiger Verwendung und Pflege hat es eine längere Lebensdauer von bis zu 5 Jahren oder mehr.
- Schnelleres Aufladen: Sie lassen sich deutlich schneller aufladen als Bleiakkumulatoren, in nur 30 Minuten sind bis zu 80 % aufladbar.
- Geringer Wartungsaufwand: Der Wartungsaufwand ist extrem gering und es sind keine regelmäßigen Elektrolyt-Nachfüllungen oder Ausgleichsladungen erforderlich.
- Umweltfreundlich: Diese sind wesentlich umweltfreundlicher als Blei-Säure-Batterien, da sie keine giftigen Chemikalien wie Blei oder Säure enthalten, die potenziell schädlich für das Ökosystem sind.
Der Nachteile von Lithium-Ionen-Batterien sind wie folgt:
- Hohe Kosten: Aufgrund der hohen Kosten der im Produktionsprozess benötigten Rohstoffe sind Lithium-Ionen-Batterien teurer als Blei-Säure-Batterien.
- Sicherheits-Bedenken: Diese sind anfällig für thermisches Durchgehen, das durch übermäßiges Laden, Überhitzen oder physische Beschädigung der Batterie zu einer Explosion oder einem Brand führen kann.
- Begrenzter Temperaturbereich: Diese haben einen eingeschränkten Temperaturbereich und funktionieren bei extremen Temperaturen, sowohl bei Kälte als auch bei Hitze, schlecht.
Querverweis: Vergleich von Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien zur stationären Speicherung in netzunabhängigen Energiesystemen
2. Blei-Säure-Batterien
Der Vorteilen von Blei-Säure-Batterien sind wie folgt:
- Kostengünstig: Aufgrund ihres niedrigen Preises sind Blei-Säure-Batterien wesentlich günstiger als Lithium-Ionen-Batterien, die in vielen Anwendungen weit verbreitet sind.
- Hohe Ausgangsleistung: Diese Batterien verfügen über eine hohe Leistungsabgabe und eignen sich daher ideal für Anwendungen wie das Starten eines Autos oder den Antrieb schwerer Maschinen.
- Breiter Temperaturbereich: Da Blei-Säure-Batterien in einem breiten Temperaturbereich betrieben werden können, eignen sie sich für den Einsatz bei widrigen Wetterbedingungen.
- Bewiesene Technologie: Diese Batterien sind seit vielen Jahren erhältlich und stellen eine zuverlässige und effektive Technologie dar, die in zahlreichen Anwendungsbereichen zum Einsatz kommt.
Der Nachteile von Blei-Säure-Batterien sind wie folgt:
- Schwer und sperrig: Diese sind schwerer und sperriger als Lithium-Ionen-Batterien und daher für Anwendungen ungeeignet, bei denen Gewicht und Größe entscheidend sind.
- Kürzere Lebensdauer: Diese haben eine kürzere Lebensdauer als Lithium-Ionen-Batterien, die normalerweise 2–3 Jahre halten und regelmäßig gewartet werden müssen.
- Instandhaltung: Diese erfordern regelmäßige Elektrolyt-Nachfüllungen und Ausgleichsladungen. Andernfalls kann es zu schlechter Leistung und einer kürzeren Lebensdauer kommen.
- Umweltsorgen: Diese enthalten giftige Chemikalien wie Blei und Säure, die bei unsachgemäßer Entsorgung potenziell umweltschädlich sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die endgültige Entscheidung im Vergleich zwischen Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien anhand Ihrer Anforderungen getroffen werden kann. Wenn Kosten und Leistung im Vordergrund stehen, können Blei-Säure-Batterien verwendet werden. Wenn Sie jedoch Wert auf Energiedichte, Langlebigkeit und Umweltverträglichkeit legen, können Sie sich für Lithium-Ionen-Batterien entscheiden. Weitere Vergleichsdokumente finden Sie auf unserer Website.
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