Energie-Management
Batterien – ausfallsicher von der Arktis bis zur Sahara
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Diese mögens's heiß und kalt
Leider wird die Leistungsfähigkeit von herkömmlichen wiederaufladbaren Batteriezellen durch extrem hohe und niedrige Temperaturen beeinträchtigt. Bei wiederaufladbaren Batterien stehen derzeit zwei elektrochemische Systeme zur Verfügung, die die Grundanforderungen von elektronischen Systemen an Energiedichte, Ausgangsspannung, Hochstromfähigkeit und Sicherheit erfüllen. Das sind zum einen Lithium (meistens Lithium-Ionen) und zum anderen Nickel-Metallhydrid (Ni-MH). Lithium-Zellen sind in Konsumgeräten weit verbreitet, wie Smartphones und Laptop-Computern, weil sie auf Grund ihrer hohen Energiedichte eine hohe Kapazität in einem relativ kleinen und leichten Gehäuse aufweisen.
Bei Temperaturen unter 0 °C nimmt der Innenwiderstand von Lithium-Zellen erheblich zu: Um die hohen Spitzenstromanforderungen eines GSM-Anrufs zu erfüllen, wäre unter diesen Bedingungen eine höhere Spannung als die Spitzenausgangsspannung von 3,7 V einer Lithium-Zelle erforderlich. Außerdem fällt die Energiekapazität von Lithium-Zellen bei Temperaturen oberhalb von +60 °C deutlich ab und führt zu einem hohen, nicht umkehrbaren Kapazitätsverlust. Daher ist Lithium für die rauen Automotive-Bedingungen nicht geeignet.
Im Vergleich dazu weist Ni-MH ein stabileres Zeit- und Temperaturverhalten auf. Es behält denselben Innenwiderstand von der Raumtemperatur bis zu +85 °C bei. Während die Energiekapazität auch von 0 bis +85 °C konstant bleibt, ist sie jedoch bei niedrigen Temperaturen deutlich reduziert.
Nachteil: Verglichen mit Lithium verfügt Ni-MH über eine niedrigere Energiedichte und ist daher größer und schwerer. Aber Ni-MH-Knopfzellen sind immer noch klein genug, um problemlos im Gehäuse eines eCall-Moduls Platz zu finden. Ni-MH ist darüber hinaus auf Grund seiner systemeigenen Sicherheit und Handhabung attraktiv: Während Lithium-Zellen komplexe Ladeprogramme in speziellen Elektronikschaltkreisen erfordern, lassen sich ihre Ni-MH-Pendants einfach über das so genannte Erhaltungsladen puffern. Selbst bei voller Batterie tolerieren sie einen kleinen Überladestrom.
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