Kapazitätsretention

Kapazitätsretention beschreibt die Fähigkeit eines Energiespeichersystems, über die Zeit oder über Lade-/Entladezyklen hinweg seine ursprüngliche Kapazität zu behalten. In der Praxis wird sie oft als Verhältnis der verbleibenden nutzbaren Kapazität zur anfänglichen Kapazität angegeben, gemessen nach einer festgelegten Zahl von Zyklen oder nach einer bestimmten Nutzungsdauer. Kapazitätsretention ist ein zentraler Leistungsparameter bei wiederaufladbaren Batterien, Superkondensatoren und anderen Speichersystemen und unterscheidet sich von Größen wie Energiedichte, Leistungsdichte oder Wirkungsgrad.

Degradationsmechanismen und Einflussfaktoren: Die Kapazitätsretention wird durch Alterungsprozesse beeinflusst, wie die Bildung und das Wachstum einer Schutzschicht auf den Elektroden, Verlust aktiver Substanzen, mechanische Dehnung und Rissbildung der Materials, Nebenreaktionen im Elektrolyten sowie Veränderungen der Elektrodenstruktur. Temperatur, Ladestrom (C-Rate), Restladung (State of Charge), Ladezyklen und das Spannungsfenster haben wesentlichen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Alterung. Höhere Temperaturen und schädliche Ladezustände beschleunigen in der Regel den Kapazitätsverlust.

Messung und Bewertung: Typische Tests umfassen definierte Zyklen bei festgelegten C-Raten und Temperaturen, gefolgt von periodischer Kapazitätsmessung. Kapazitätsretention wird oft als Funktion der Zyklusanzahl oder der Zeit dargestellt, occasionally ergänzt um Temperatur- und Tiefentladungsdaten.

Verbesserungsansätze: Materialentwicklungen (stabile Anoden-/Kathodenmaterialien, Oberflächenbeschichtungen), Optimierung des Elektrolyten, Additive zur Stabilisierung der SEI-Schicht, verbesserte Wärmeverwaltung und optimierte Ladeprotokolle können die Kapazitätsretention erhöhen.

Anwendungen: Hohe Kapazitätsretention ist besonders in Elektrofahrzeugen, Speicheranlagen und tragbaren Geräten entscheidend, um Austauschkosten zu senken und langfristige Leistungsfähigkeit sicherzustellen.