Montag, 7. Juli 2014

LiFePO4-Akkus vs. Supercap



Immer wieder kursieren Ideen, mithilfe von sogenannten Supercaps Akkus von Elektrofahrzeugen für kurzzeitige Beschleunigung zu Unterstützen. Hierzu einige Detailbetrachtungen:

Supercap 300F, 2,5V Maximalspannung, 6mOhm Innenwiderstand, Gewicht 90g, Imax 50A, 26,5mm x48mm x 59mm

LiFePO4-Akku 100Ah, 3,2V, 1mOhm, Gewicht 3,2kg, Imax 100A (1000A für 10sec.), Abmessung 142mm x 67mm x 218mm, Energie=100Ahx3,2V=320Wh

Innenwiderstand:
Bei 6mOhm Innenwiderstand und Aufladung auf 2,5V wäre eine theoretische Belastbarkeit bis die Ausgangsspannung bei 0V liegt 416A (praktisch natürlich Blödsinn, da mit 0V Ausgangssapnnung keine Leistung mehr bereitgestellt werden kann und der Kondenstor nur mit 50A Belastbarkeit angegeben ist. Dieses Problem lässt sich durch parallelschalten vieler Kondensatoren lösen.

Energiedichte nach Masse:
W=0,5xCxU²=0,5x300F x 2,5²V²=937,5Ws=0,26Wh , dabei bleibt unberücksichtigt, dass durch die bei Entladung sinkende Spannung nicht die volle Kapazität genutzt werden kann. Bei 90g Gewicht liegt die Energiedichte umgerechnet bei 2,9Wh/kg. Vergleichen mit LiFePO4 Akkus, deren Energiedichte bei 100Wh/kg liegt lässt sich mit Superkondensatoren nur sehr wenig Energie speichern. Der Unterschied liegt bei einem Faktor von etwa 35 zu Ungunsten des Kondensators

Energiedichte nach Volumen:
Superkondensator: 26,5mm x 48mm x 59mm=75048mm³=75cm³
0,0035Wh/cm³
LiFePO4-Akku:  142mm x 67mm x 218mm=1074052mm³=1074cm³
0,298Wh/cm³
Unterschied bei der gespeicherten Energie pro Volumen ist Faktor 85 zu Ungunsten des Kondensators.

Fazit:
In Zeiten, wo die kurzzeitige Überlastbarkeit der Lithium-Akkus (10C für10sec.) immer besser wird ist der Einsatz von Kondensatoren als Energiespeicher für kurzzeitige Bereitstellung von Leistungsspitzen nicht empfehlenswert.

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