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Einheit
Vielfaches von C (rechnerisch 1/h)
Einfach erklärt
Die C-Rate beschreibt, wie schnell ein Akku im Verhältnis zu seiner Nennkapazität geladen oder entladen wird. Sie wird als Vielfaches „C“ angegeben: Eine C-Rate von 1C bedeutet, dass der Lade- oder Entladestrom genauso groß ist wie die Nennkapazität in Amperestunden, zahlenmäßig auf eine Stunde bezogen. Bei einem Akku mit 100 Ah Nennkapazität entspricht 1C also einem Strom von 100 A – bei diesem Strom wäre der Akku theoretisch in einer Stunde vollständig ge- oder entladen.
Eine C-Rate von 0,5C bedeutet halb so viel Strom (bei 100 Ah also 50 A, entsprechend rechnerisch zwei Stunden bis zur vollen Ladung), eine C-Rate von 2C den doppelten Strom (200 A, rechnerisch eine halbe Stunde). Die C-Rate ist eine sehr gebräuchliche Angabe in Datenblättern, um zulässige Lade- und Entladeströme unabhängig von der absoluten Akkugröße zu beschreiben.
Merksatz: Die Zahl vor dem „C“ gibt an, wie viele „Akkufüllungen pro Stunde“ der Strom theoretisch bewegen würde – 1C = in einer Stunde, 2C = in einer halben Stunde, 0,5C = in zwei Stunden.
Fortgeschrittene Erklärung
Formal ist die C-Rate definiert als C = I/Q, wobei I der Lade- bzw. Entladestrom in Ampere und Q die Nennkapazität in Amperestunden ist. Die Einheit ist rechnerisch 1/h, üblich ist aber die Schreibweise als Vielfaches von „C“ (z. B. „0,5C“, „1C“, „3C“). Die C-Rate ist damit kein fester Stromwert, sondern skaliert automatisch mit der Akkukapazität.
In Datenblättern wird die C-Rate genutzt, um maximale Dauerlade-, Dauerentlade- und Pulsströme unabhängig von der konkreten Zellgröße anzugeben. Ein Zelltyp mit „max. 3C Entladung“ darf demnach bei 100 Ah mit bis zu 300 A entladen werden, bei 20 Ah dagegen nur mit bis zu 60 A. Hohe C-Raten führen wegen des Innenwiderstands zu höheren Verlusten (I²R-Verluste) und stärkerer Erwärmung der Zelle, was Lebensdauer und nutzbare Kapazität negativ beeinflussen kann.
Die tatsächlich aus der C-Rate abgeleitete Lade-/Entladezeit von exakt 1/C Stunden gilt nur näherungsweise: Reale Zellen liefern bei hohen C-Raten wegen innerer Verluste etwas weniger nutzbare Kapazität als bei niedrigen Strömen (Peukert-Effekt, besonders ausgeprägt bei Blei-Säure-Batterien, bei Lithium-Zellen deutlich schwächer).
Fachlicher Hinweis: Zulässige Dauer- und Spitzen-C-Raten unterscheiden sich je nach Zellchemie und Hersteller erheblich – die Datenblattangaben der jeweiligen Zelle sind maßgeblich.
Wichtige Formeln und Zusammenhänge
I ist der Lade- bzw. Entladestrom (A), Q die Nennkapazität (Ah). Umgestellt: I = C · Q und Q = I / C. Die rechnerische Lade- bzw. Entladezeit bei konstantem Strom ergibt sich näherungsweise aus t = 1/C (in Stunden).
Beispiel und Vorgehensweise
Ein Akku mit Q = 100 Ah wird mit einem Strom von I = 100 A entladen. Damit ergibt sich C = I/Q = 100/100 = 1, also eine C-Rate von 1C: Der Akku würde bei diesem Strom theoretisch in einer Stunde vollständig entladen.
- Nennkapazität Q und Strom I notieren.
- C = I/Q berechnen.
- Ergebnis als Vielfaches von C angeben und Größenordnung des Stroms prüfen.
Rückrechnung: Soll derselbe 100-Ah-Akku mit 0,5C geladen werden, ergibt sich der zulässige Strom aus I = C · Q = 0,5 · 100 Ah = 50 A. Die rechnerische Ladezeit beträgt dann t = 1/C = 1/0,5 = 2 Stunden – in der Praxis meist etwas länger, da die Ladung zum Ende hin (bei hohem Ladezustand) üblicherweise mit reduziertem Strom fortgesetzt wird (z. B. CC/CV-Ladeverfahren).
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Weiterführend
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