Im wissenschaftlichen Sinne handelt es sich bei Batterispeichern um elektrochemische Energiespeicher (Batterien). Durch reversible Redoxreaktionen ist die Batterie wiederaufladbar (Sekundärbatterie). Bei einer Lithiumbatter wird in der Regel die Lithiumseite als Anode bezeichnet (Entladen) und die Oxidseite als Kathode. Der Einsatz von Battteriespeichern richtet sich nach der Spannung, Lade- / Entladestrom, Kapazität, Temperaturstabilität, Gewicht, Wirkungsgrad, Selbstentladung und Degradation.

Ein großer Markt von Batteriespeicher existiert im Bereich von Privathäusern wo sie zur Speicherung von Solarenergie (PV Speicher) verwendet werden. Anhand ihrer Zellchemie können die Speicher unterschieden werden, wobei Lithiumbatterien die größte Verbreitung haben. Lithiumbatterien existieren in verschieden Ausführungen und Zellchemien wie z.B. Lithium-Ionen, Lithium-Polymer, Lithiumeisenphosphat oder auch Lithiumtitanat.

Lithiumbatterien

• Lithium-Ionen
• Lithium-Polymer
• Lithiumeisenphosphat
• Lithiumtitanat

Ein wesentlicher Punkt beim Gebrauch von Lithiumbatterien ist die Degradation und die Verlängerung Haltbarkeit. Insbesondere die in Elektroautos verbauten Lithium-Ionen-Akkus sind durch den hohen Anschaffungspreis kostbar und hohen Belastungen ausgesetzt. In einem Monat findet bereits eine Selbstentladung von 1 – 2 % statt. Bei der kalendarischen Alterung verliert ein Batteriespeicher 1 – 3 % Kapazität im Jahr. Daneben spielt der Ladezustand, die Temperatur und Ladegeschwindigkeit eine Rolle. Bei einem Ladezustand von 100 % kann die Kapazität jedes Jahr um 5 bis 10 % sinken. Ein Empfehlenswerter Ladezustand ist daher zwischen 20 und 80 %. Ebenso sollten extreme Temperaturen unterhalb von 5 °C und über 40 °C vermieden werden. Von der Ladegeschwindigkeit her findet ein schonendes Laden bis 0,5 C statt. Zwischen 0,5 – 1 C findet Schnellladen statt und über 1 C ultraschnelles Laden wodurch eine starke Wärmeentwicklung entsteht.

Haltbarkeit von Lithium-Ionen-Akkus

• langsam laden
• nicht ganz voll laden (80 % oder nur kurz) und nie ganz entladen (mindestens 20 %)
• nicht im kalten Zustand (> 5 °C ) und nicht bei hohen Temperaturen (> 40 °C) laden

Brandursachen von Lithium-Ionen-Akkus

• Kurzschlüsse
• Thermische Fehlbelastung und Thermal Runaway
• Systematische Fehlfunktion z.B. des BMS

Statistiken

Stationäre Batteriespeicher in Deutschland: Battery Charts

Elektrofahrzeuge, mobile Speicherkapazität und Ladeinfrastruktur: Mobility Charts

Informationsseiten

Battery-News.de

DrDeuterium: stationäre Energiespeicher

Feststoffbatterien

• keramischer Elektrolyt
• metallische Anode oder Anodenfrei
• Siliziumanoden und Mischanoden

Wird es jemals Feststoffbatterien geben? Aktuell scheint es nur ein Forschungsthema zu sei