Die Laderate bezeichnet die Stromstärke, die zum Aufladen einer Zelle oder Batterie verwendet wird . Ein Laderegler normalisiert diese Rate üblicherweise anhand der Nennkapazität der Zelle oder Batterie.
Batterieexperten bewerten die Geschwindigkeit, mit der eine Batterie vollständig geladen oder entladen wird, mithilfe der C-Rate . Beispielsweise wird eine Batterie bei einer Laderate von 1C in einer Stunde von 0 auf 100 Prozent geladen.
Eine schnellere Ladung wird durch eine C-Rate von über 1C angezeigt; beispielsweise ist eine 3C-Rate dreimal schneller und ermöglicht eine vollständige Ladung in 20 Minuten. Eine langsamere Ladung wird auch durch eine niedrigere C-Rate angezeigt: C/5 (oder 0.2C) wäre fünfmal langsamer als 1C und würde eine Ladezeit von fünf Stunden ergeben.
Die absolute Stromdichte, also die durch die Batterie fließende elektrische Strommenge geteilt durch die Oberfläche ihrer Schichten , bestimmt die Anzahl signifikanter Merkmale des Batterieverhaltens (wie zum Beispiel die Dendritenresistenz).
Die Stromdichte hängt bei einer bestimmten C-Rate von der Kathodenbeladung ab, die wiederum direkt mit ihrer Dicke zusammenhängt. Daher ist es entscheidend, beim Vergleich von C-Raten sicherzustellen, dass die Kathodenbeladung in einem kommerziell relevanten Bereich liegt; bei Elektrofahrzeugen liegt dieser Wert häufig zwischen 2.5 und 5 mAh/cm².
Wie misst man die Kapazität einer Batterie?
Mit einem Batterieanalysator lässt sich die Kapazität einer Batterie, also die speicherbare Energiemenge, messen. Der Analysator misst die Zeit, die benötigt wird, bis die Entladeschlussspannung erreicht wird, wenn die Batterie mit einem kalibrierten Strom entladen wird.
Die Entladeschlussspannung beträgt typischerweise 1.75 V/Zelle für Bleiakkumulatoren, 1.0 V/Zelle für NiCd/NiMH-Akkumulatoren und 3.0 V/Zelle für Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Ein Analysegerät, das die Ergebnisse als Prozentsatz der Nennleistung anzeigt, gibt 100 % an, wenn ein 1-Ah-Akku eine Stunde lang 1 A liefert.
Die Batterie hat eine Kapazität von 50 %, wenn die Entladung 30 Minuten dauert, bevor die Entladeschlussspannung erreicht wird. Manchmal ist eine brandneue Batterie überdimensioniert und liefert ihre maximale Kapazität oder mehr; manchmal ist sie unterdimensioniert und erreicht selbst nach dem Entladen nie 100 Prozent.
Lesen Sie auch: Was ist Calendar Fade?
Eine höhere C-Rate führt zu einer niedrigeren Kapazitätsmessung, wenn eine Batterie mit einem Batterieanalysator entladen wird, der unterschiedliche C-Raten anwenden kann, und umgekehrt.
Theoretisch sollte die 1-Ah-Batterie bei der schnelleren 2C-Entladerate bzw. 2 A in 30 Minuten entladen werden können . Da die gleiche Energiemenge über einen kürzeren Zeitraum abgegeben wird, sollte die Gesamtkapazität gleich sein.
Interne Verluste hingegen wandeln einen Teil der Energie in Wärme um und reduzieren die endgültige Kapazität auf etwa 95 % oder weniger. Die Kapazität derselben Batterie steigt höchstwahrscheinlich auf über 100 %, wenn sie zwei Stunden lang bei 0.5 °C oder 500 mA entladen wird.
