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Was ist der Innenwiderstand einer Batterie? Wie beeinflusst er Effizienz, Leistung und Lebensdauer?
- November 17, 2025
Die Leistung einer Batterie wird von vielen Faktoren bestimmt, doch der Innenwiderstand (Internal Resistance, IR) gehört zu den wichtigsten und zugleich am wenigsten verstandenen Parametern.
Für Energiespeichersysteme (ESS) beeinflusst der IR direkt Effizienz, verfügbare Leistung, Wärmeentwicklung, Zyklenlebensdauer und den wirtschaftlichen Gesamtwert des Systems.
Ein fundiertes Verständnis des IR – und wie er sich im Laufe der Zeit verändert – ist entscheidend für die Entwicklung, den Betrieb und die Wartung eines leistungsstarken und sicheren ESS.
Was ist der Innenwiderstand?
Der Innenwiderstand ist der Widerstand innerhalb einer Batterie, der dem Stromfluss entgegenwirkt.
Er besteht aus zwei Hauptkomponenten:
(1) Ohmscher Widerstand
Entsteht in Stromsammlern, Elektrolyt, Separatoren und Leitern
Verantwortlich für den sofortigen Spannungsabfall (IR-Drop) beim Laden/Entladen
(2) Polarisationswiderstand
Entsteht durch elektrochemische Reaktionen
Umfasst:
Ladungsübertragungswiderstand
Diffusionswiderstand
SEI-Widerstand (Solid Electrolyte Interphase)
Gesamt-IR = Ohmscher Widerstand + Polarisationswiderstand
Wenn Strom fließt, wandelt der IR einen Teil der elektrischen Energie in Wärme um:
Wärme = I² × R
Deshalb führt ein hoher IR zu mehr Wärme, geringerer Effizienz und beschleunigter Alterung.
Wie der Innenwiderstand die ESS-Leistung beeinflusst
(1) Geringere Effizienz
Ein höherer IR bedeutet mehr Energieverlust in Form von Wärme.
Bei einem ESS führt das zu:
Niedrigerem Round-Trip-Effizienzgrad (RTE)
Höheren Lade-/Entladeverlusten
Steigenden Betriebskosten über die Lebensdauer
(2) Reduzierte Leistungsabgabe
Ein hoher IR verursacht:
Größere Spannungsabfälle
Geringere nutzbare Spannung
Begrenzte Lade-/Entladeströme
PCS und BMS müssen daher die Leistung reduzieren, um Überhitzung zu vermeiden.
Das Ergebnis: Das ESS kann seine Nennleistung nicht mehr liefern.
(3) Erhöhte Wärme und Sicherheitsrisiken
Hoher IR → höhere Wärme → schnellere Alterung → noch höherer IR
Dieser Kreislauf kann verursachen:
Beschleunigtes SEI-Wachstum
Lithium-Plating bei niedrigen Temperaturen
Erhöhtes Risiko thermischer Zwischenfälle
Deshalb ist IR ein zentraler Sicherheitsparameter im BMS.
(4) Kürzere Lebensdauer
Ein steigender IR führt zu:
Geringerer Kapazität
Weniger Leistungsfähigkeit
Größerer Zellabweichung
Die Alterung des Systems beschleunigt sich spürbar.
Warum steigt der Innenwiderstand?
(1) Natürliche Alterung
SEI-Wachstum und Materialveränderungen sind unvermeidbar.
(2) Hohe Temperaturen
Chemische Alterung verdoppelt sich etwa pro 10°C Temperaturanstieg.
(3) Hohe C-Raten
Beschleunigen Polarisationsverluste und Wärmeentwicklung.
(4) Betrieb bei niedrigen Temperaturen
Führt zu Lithium-Plating und stark erhöhtem IR.
(5) Zellinkonsistenz
Schwache Zellen erhöhen den Pack-Widerstand.
(6) Unzureichendes Thermomanagement
Hotspots führen zu ungleichmäßiger Alterung.
Wie BMS und KI den Innenwiderstand überwachen
Moderne ESS überwachen den IR kontinuierlich, um Sicherheit und Leistung zu gewährleisten.
Typische Methoden:
DCIR-Messung
ACIR-Messung
Pulsstromtests
KI-gestützte SOH-Modelle
Cloud- und KI-Plattformen ermöglichen:
Früherkennung abnormaler IR-Anstiege
Vorhersage zukünftiger Alterung
Automatische Wartungswarnungen
Verlängerte Systemlebensdauer und höherer ROI
Wie man den Innenwiderstand niedrig hält
Für ESS-Betreiber
Betrieb im optimalen Temperaturbereich (20–35°C)
Vermeidung hoher C-Raten
Kein Laden unter 0°C
Verwendung hochwertiger LFP-Zellen
Betriebsbereich von 10–90 % SOC für tägliche Zyklen
EMS-/PCS-Einstellungen optimieren
Für Systementwickler
Flüssigkeitskühlung für Temperaturgleichmäßigkeit
Hochwertige Leiter und Busbars
Präzise Zellbalance durch fortschrittliches BMS
KI-basierte Betriebsstrategien
Fazit
Der Innenwiderstand ist ein grundlegender Parameter, der die Effizienz, Sicherheit und Lebensdauer eines Energiespeichersystems bestimmt.
Ein niedriger IR bedeutet:
Höhere Leistung
Bessere Effizienz
Weniger Wärmeentwicklung
Längere Lebensdauer
Höheren wirtschaftlichen Nutzen
Die Überwachung und Optimierung des IR ist entscheidend, um ein sicheres, zuverlässiges und wertmaximiertes ESS zu betreiben – besonders in einer Zeit rasant wachsender globaler Nachfrage nach Energiespeichern.