Lithiumionen-Technik

Der große Vorteil von Lithiumionen als Ladungsträger liegt in der geringen Größe und der hohen Beweglichkeit. Eine Li-Ionen-Zelle besteht aus einer negativen Grafitelektrode und einer positiven Elektrode aus einem Lithium-Metalloxyd, beispielsweise Mangan, Nickel oder Kobalt. Die Zusammensetzung hat großen Einfluss auf die Eigenschaften des Akkus und ist je nach Hersteller und Güteklasse der Zelle unterschiedlich.

Lithium, das leichteste Metall überhaupt, reagiert jedoch heftig mit Wasser, daher kommt im Elektrolyt ein wasserfreies, aber brennbares Lösungsmittel zum Einsatz. Ein für Lithiumionen durchlässiger Separator zwischen den Elektroden verhindert ein Kurzschließen der Elektroden beim Schichtenaufbau der Zelle.

Da die Lithiumionen so klein sind, lagern sie sich beim Laden der Zelle zwischen die Molekülschichten (Basalebenen) des Grafits. Die Kathode wirkt wie ein Nano-Schwamm und kann so eine große Zahl an Ionen aufnehmen, was die hohe Energiedichte des Li-Ionen-Akkus von 180 Wh/kg und mehr erklärt. Beim Entladen wandern die Ionen zurück zur Metalloxyd-Elektrode.

Weitere Vorteile von Li-Ionen-Akkus sind die geringe Selbstentladung und das Fehlen eines Memory-Effekts; regelmäßiges Aufladen eines halbvollen Akkus wirkt sich nicht auf die Gesamtkapazität aus. Je nach Qualität sollen sie allerdings nur wenige hundert Ladezyklen verkraften, bis die Speicherfähigkeit deutlich nachlässt (NiMH-Akkus schaffen mehrere tausend).

Auch in der Handhabung zeigen sich Li-Ionen-Zellen – die Nennspannung liegt je nach Elektrodenmaterial bei 3,6 oder 3,7 Volt – besonders empfindlich. Zwar hat es kein Akku gern, wenn man ihn überlädt, beim Laden von Li-Ionen-Akkus muss die Ladeschlussspannung von 4,1 beziehungsweise 4,2 Volt jedoch auf 50 Millivolt genau eingehalten werden, will man die Zelle nicht unweigerlich zerstören. Auch das Unterschreiten der unteren Spannungsgrenze – sie liegt bei 2,5 Volt – schädigt sie irreparabel.

Als Nutzer braucht man sich darum normalerweise nicht zu kümmern, da jedes handelsübliche Akkupack mit einer eigenen Lade- und Schutzelektronik ausgestattet ist [2]. Sie wacht beim Laden und Entladen über die Einhaltung der Grenzwerte, sorgt mittels Cell-Balancing über die gleichmäßige Ladung und Belastung jeder einzelnen Zelle und schaltet den gesamten Pack bei tiefenentladenen Zellen unter 1,5 Volt ab, um feurige Überraschungen zu verhindern.

Da die Lade- und Schutzschaltungen an die jeweils eingesetzten Li-Ionen-Zellen angepasst sind, sollte man die Zellen in den Akkupacks auf keinen Fall selbst austauschen. Sie lassen sich nicht zerstörungsfrei öffnen, Ersatzzellen sind über den normalen Handel nicht zu bekommen. Auf jeden Fall ist das Risiko eines Brands die paar gesparten Euro mit Einzelzellen aus dubiosen Quellen nicht wert.

>>>>>>>>>>>>>>Beste Akkus für Ihr Smartphone, Tablet & Notebook bei akkusmarkt.de.


Tag: