Lebensdauer-Faustformel: L(T) = L25 · 0,5(T − 25) / 10— Halbierung je 10 °C über 25 °C (Li-Ion)
Bekannt: Zyklen bei 25 °C. Gesucht: Zyklen bei anderer Temperatur. Beispiel „1000 Zyklen bei 25 °C — wie viele bei 45 °C?“
Erwartete Zyklen
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Li-Ion-Besonderheit: Die Faustformel gilt nur für erhöhte Temperaturen.
Bei Kälte (< 10–15 °C) altern Li-Ion-Zellen durch Lithium-Plating schneller, nicht langsamer —
kalte Werte sind hier nicht gültig.
Bekannt: Zyklen bei Testtemperatur. Gesucht: Äquivalent bei 25 °C. Beispiel „Test bei 45 °C lieferte 350 Zyklen — was bei 25 °C?“
Äquivalente Zyklen bei 25 °C
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Bei Li-Ion bestimmt das genutzte SoC-Fenster die Lebensdauer stärker als die reine Entladetiefe.
Engere Fenster (z.B. 20–80%) und niedrigere obere Ladegrenze verlängern die Zyklenzahl deutlich. Beispiel „statt 0–100% nur 10–90% — wie viel mehr Zyklen?“
Geschätzte Zyklen im Fenster
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Grobe Näherung. Modell: schmaleres Fenster reduziert die mechanische Belastung der Elektroden;
hoher oberer SoC (> 90%) beschleunigt SEI-Wachstum überproportional. Reale Faktoren sind chemie-abhängig
und nichtlinear — die Schätzung ordnet nur die Größenordnung ein.
Testdauer eines Zyklentests und Zeitersparnis durch erhöhte Prüftemperatur. Beispiel „500 Zyklen, 3 h pro Zyklus, Test bei 45 °C statt 25 °C“
Testdauer bei Prüftemperatur
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Vorsicht bei Li-Ion: Prüftemperaturen über ~45 °C verändern die Alterungsmechanismen
(verstärkte Elektrolytzersetzung) und sind dann nicht mehr repräsentativ für den Realbetrieb. Beschleunigen ja —
aber nicht beliebig hoch.
CC-CV-Ladung: Ladestrom und grobe Ladezeit. Li-Ion lädt auf feste Schlussspannung
(keine Temperaturkompensation wie bei Blei). Beispiel „3000 mAh Zelle bei 0,5C laden“
Ladestrom (CC-Phase)
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Schlussspannung:4,2 V (CV-Phase bis Strom auf ~C/20–C/10 fällt).
Höhere Ladeströme & höhere Schlussspannung verkürzen die Lebensdauer. Laden unter 0 °C vermeiden (Plating-Gefahr).
Umrechnung zwischen C-Rate, Strom und Dauer für Li-Ion-Zellen (in mAh / A). Beispiel „3000 mAh bei 2C — wie viel Ampere, welche Dauer?“
Strom
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Strom I = C-Rate × Kapazität. Theoretische Dauer = 1 / C-Rate.
Nutzbare Kapazität sinkt bei sehr hohen Strömen leicht; Datenblatt-Rating beachten (Dauerstrom vs. Puls).
Typische Spannungs- und Betriebsgrenzen zylindrischer Li-Ion-Zellen. Werte je Hersteller leicht
abweichend — immer das Datenblatt prüfen.
Sicherheit: Überladung über die Schlussspannung oder Tiefentladung
unter den Cutoff schädigt Zellen irreversibel und kann zu thermischem Durchgehen führen. Lagerung am längsten haltbar
bei ~40–50 % SoC (≈ 3,7 V bei NMC).