Übersicht
Der Peukert-Exponent k beschreibt, wie stark die nutzbare Kapazität einer Batterie bei steigendem Entladestrom abnimmt. Die Peukert-Gleichung lautet: Cp = Ik · t, wobei Cp die Peukert-Kapazität, I der Entladestrom und t die Entladezeit ist.
Ein Peukert-Exponent von k = 1,0 bedeutet ein ideales Verhalten (keine Kapazitätsverluste bei hohen Strömen), während höhere Werte auf stärkere Verluste hinweisen. Blei-Säure-Batterien haben typisch k = 1,20–1,40, Lithium-Ionen-Zellen dagegen nur k = 1,01–1,10.
Diese Referenztabelle hilft Ihnen, den richtigen Peukert-Exponenten für Ihre Entladezeitberechnung zu wählen. Verwenden Sie den Wert direkt in unserem C-Rate & Entladezeit-Rechner.
Referenztabelle
| Chemie / Typ | k (min) | k (typisch) | k (max) | Kapazitätsverlust bei 2C (%) | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|---|
| Li-Ion NMC (Energiezellen) | 1,01 | 1,05 | 1,10 | 3–8 | Niedrigster Peukert-Effekt aller Chemien |
| Li-Ion NMC (Leistungszellen) | 1,01 | 1,03 | 1,06 | 2–5 | Optimiert für hohe C-Raten |
| Li-Ion NCA | 1,02 | 1,06 | 1,12 | 4–9 | Ähnlich wie NMC, etwas höher |
| LiFePO₄ (LFP) | 1,02 | 1,05 | 1,15 | 3–10 | Sehr stabil bei hohen Strömen |
| Li-Ion LTO | 1,01 | 1,02 | 1,05 | 1–3 | Nahezu ideal – bester Peukert-Wert |
| NiMH (Standard) | 1,08 | 1,12 | 1,20 | 10–18 | Deutlich höher als Li-Ion |
| NiMH (Hochstrom) | 1,05 | 1,08 | 1,15 | 6–12 | Verbessert für Werkzeugakkus |
| NiCd | 1,10 | 1,15 | 1,25 | 12–22 | Höher als NiMH, aber robust |
| Blei-Säure (nass) | 1,20 | 1,30 | 1,40 | 25–40 | Starker Kapazitätsverlust bei hohen Strömen |
| Blei-Säure (AGM) | 1,15 | 1,25 | 1,35 | 20–35 | Etwas besser als nass |
| Blei-Säure (Gel) | 1,18 | 1,28 | 1,38 | 22–38 | Zwischen nass und AGM |
| Blei-Säure (VRLA, zyklenfest) | 1,12 | 1,20 | 1,30 | 18–30 | Optimiert für Tiefentladung |
| Na-Ion | 1,05 | 1,10 | 1,18 | 8–15 | Ähnlich wie LFP, noch wenig Daten |
Hinweise zur Nutzung
1. Die Peukert-Exponenten gelten für Raumtemperatur (25 °C). Bei niedrigen Temperaturen steigt der effektive k-Wert, da der Innenwiderstand zunimmt.
2. Der Kapazitätsverlust bei 2C zeigt, wie viel weniger Kapazität bei doppelter Nennstromentladung verfügbar ist, verglichen mit der Nennkapazität (üblicherweise bei C/5 oder C/20 spezifiziert).
3. Leistungszellen (High-Drain) haben generell niedrigere Peukert-Exponenten als Energiezellen, da sie für hohe Ströme optimiert sind.
4. Der Peukert-Exponent ist nicht konstant über alle Ströme. Er ist eine Näherung, die besonders im Bereich 0,1C bis 5C gut funktioniert.
Verwenden Sie unseren C-Rate & Entladezeit-Rechner für Ihre eigenen Berechnungen.
Häufig gestellte Fragen
Warum ist der Peukert-Exponent bei Blei-Säure so hoch?
Blei-Säure-Batterien haben den höchsten Peukert-Exponenten aller gängigen Chemien (k ≈ 1,20–1,40). Dies liegt an der langsamen Diffusion der Schwefelsäure in die dicken Bleiplatten. Bei hohen Strömen wird die Säure an der Oberfläche schnell verbraucht, während im Inneren noch Kapazität verbleibt — die Spannung bricht jedoch vorher zusammen.
Muss ich den Peukert-Effekt bei Li-Ion-Akkus berücksichtigen?
Bei moderaten C-Raten (bis 1C) ist der Peukert-Effekt bei Li-Ion nahezu vernachlässigbar (k ≈ 1,02–1,05). Bei sehr hohen Strömen (>3C) wird er jedoch relevant, besonders bei Energiezellen. Für präzise Systeme sollten Sie ihn immer in die Berechnung einbeziehen.
Wie bestimme ich den Peukert-Exponenten meiner Batterie experimentell?
Sie benötigen mindestens zwei Entladeversuche bei verschiedenen Strömen. Entladen Sie die Batterie einmal bei niedrigem Strom (z.B. C/5) und einmal bei hohem Strom (z.B. 2C) bis zur Abschaltspannung. Aus den gemessenen Kapazitäten und Strömen lässt sich k berechnen: k = log(C₁/C₂) / log(I₂/I₁) + 1.
Quellen und Referenzen
- Peukert, W. (1897): „Über die Abhängigkeit der Kapazität von der Entladestromstärke bei Bleiakkumulatoren"
- Doerffel, D. & Sharkh, S.A. (2006): „A critical review of using the Peukert equation for determining the remaining capacity of lead-acid and lithium-ion batteries" — Journal of Power Sources
- Battery University — Discharge Characteristics of Li-ion
- IEC 61427:2005 — Sekundärzellen und -batterien für photovoltaische Energiesysteme