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Elektrischer Speicher
Elektrische Energiespeicher setzen sich aus einer Reihenschaltung vieler Batteriezellen zusammen. Bei einer handelsüblichen Autobatterie mit einer Nennspannung werden 6 Zellen mit einer Zellnennspannung von 2,0 Volt in Reihe geschaltet dies ergibt dann die Batterienennspannung von 6*2,0V =12 V.

Wesentliche Parameter von elektrischen Batterien sind die Zellenspannung, die Zyklenfestigkeit, die Leistungs- und Energiedichte, die Umweltverträglichkeit, die Langzeitspeicherfähigkeit sowie das Tief- temperaturverhalten. Üblicherweise wird der Energieinhalt in Ampère Stunden [Einheit Ah] angegeben; dies ist zunächst irreführend, da die Watt Stunde [Einheit Wh]  eine gebräuchliche Einheit für die gespeicherte Energie ist. Berücksichtig man jedoch die Nennspannung [Einheit V] der Batterie, so stimmen die Einheiten wieder denn: Ah*V= Wh.
 
In der nachfolgenden Abbildung ist anhand des Ragone-Diagramms der aktuelle Stand elektrischer Energiespeicher hinsichtlich Leistungs- und Energiedichte dargestellt.
Ragone Diagramm elektrischer Energiespeicher
Die Gewichts-Angaben beziehen sich auf das jeweilige Zellgewicht. Um das resultierende Gesamtgewicht eines elektrischen Energiespeichers zu ermitteln, müssen noch das Gehäuse, die Kühlung, das Steiuergerät addiert werden.
 
 
Im folgenden ein Überblick über verschiedene Batterietypen:



Bleisäure BatterieBei konventionellen Fahrzeugen hat sich die 12 Volt Bleisäure Batterie seit Jahrzehnten etabliert und ist in allen gängigen Werkstätten und vielen Tankstellen erhältlich. Bleisäure Zellen weisen eine Nennspannung von 2,0 Volt auf. Hinsichtlich der Energiedichte ist dieser Batterietyp wenig geeignet um eine Traktionsbatterie für ein Hybridfahrzeug darzustellen. Langfristig soll der umweltschädliche Stoff Blei vollkommen aus dem Fahrzeug vermieden werden. Falls überhaupt, dann nur für Micro-Hybrid Systeme geeignet.   



Lithium-Ionen BatterieIn Handys und Notebooks ist der Siegeszug der Lithium-Ionen Batterie nicht mehr aufzuhalten. Aufgrund der hohen Zellenspannung von 3,6 Volt und idealen Werten hinsichtlich der Leistungs- und Energiedichte wird die Lithium-Ionen Batterie auch im Hybridantriebstrang vermehrt eingesetzt. Hauptproblem bei automobilen Anwendungen ist die Problematik bei Deformierungen durch Unfälle und der dadurch oftmals unvermeidbare Kontakt mit Wasser wodurch Explosionen entstehen. Die Lithium-Ionen Batterie ist für alle Hybridsysteme gleichermaßen geeignet.



Nickel-Cadmium BatterieDie Nickel-Cadmium Batterie weißt eine Zellenspannung von 1,2 Volt auf. Vor allem durch hohe Werte bei der Energiedichte kann dieser Batterietyp überzeugen. Hinsichtlich des umweltschädlichen Stoffes Cadmium ist ein Serieneinsatz dieser Batterie Technologie ungewiss. Um den Memory-Effekt bei diesem Batterietyp zu vermeiden, darf dieser Batterie nicht unterhalb von ca. 0,85 Volt fallen. Ein weiterer positiver Aspekt dieser Batterie ist das gute Tiefsttemperaturverhalten. Auf Grund der hohen Energiedichte ist die Nickel-Cadmium Batterie für Mild- und Voll Hybridsysteme die richtige Wahl. 



Nickelmetall-Hydrid BatterieDerzeitige Hybridbatterien wie im Toyota Prius oder im Honda Civic nutzen Nickel-Metallhydrid Batterien. Eine einzelne Zelle hat typischerweise eine Zellenspannung von 1,2 Volt. Vor allem durch hohe Werte bei der Energiedichte kann dieser Batterietyp überzeugen. Um die Alterungseffekte der Batterie gering zu halten, ist ein definiertes Ladefenster vorgegeben, in dem die Batterie idealerweise betrieben werden soll.  Auf Grund der hohen Energiedichte ist die Nickel-Metallhydrid Batterie für Mild- und Voll Hybridsysteme die richtige Wahl



SuperCapsVor allem in den Power-Hybrid Prototyp Fahrzeugen von BMW (wie im X3 Efficient Dynamics und X5 Efficient Dynamics) werden SuperCaps eingesetzt. Je nach Hersteller werden diese auch als UltraCaps bezeichnet . Letztlich sind SuperCaps  Zwei-Schicht Kondensatoren (im englischen Dual Layer Capacitors gennannt). Sehr hohe Leistungsdichten sorgen für Spitzenwerte im Automobil. Die Energiedichte ist dabei aber sehr niedrig und markiert das Schlusslicht in diesem Vergleich. Die Zellenspannung liegt bei ca. 2,5 Volt. Hinsichtlich der Umweltverträglichkeit können SuperCaps ohne Bedenken eingesetzt werden. Bei Tiefsttemperaturen unter -25°C muss man bei SuperCaps Abstriche im maximal möglichen entnehmbaren Strom hinnehmen. Für Mild- und Power Hybridsysteme geeignet.
 
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# Beitragstitel
1 Johnson Controls Micro Hybrid Batterie 2013
2 Lithium-Ionen Batterie von SB LiMotive
 

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