Die 18650 Lithium-Ionen-Batterie: Ein Überblick
Die 18650 Batterie, eine Form von Lithium-Ionen-Batterien, ist ein essenzielles Element moderner Elektronik. Mit einer Nennspannung von 3,7 V und einer typischen Kapazität von etwa 3700 mAh, werden diese Batterien in einer Vielzahl von Geräten verwendet, darunter Laptop-Batterien, kabellose Werkzeuge, bestimmte Elektroautos, elektrische Tretroller, die meisten E-Bikes, tragbare Powerbanks, E-Zigaretten und LED-Taschenlampen.
Vorteile und Eigenschaften
Lithium-Ionen-Batterien bieten mehrere spezifische Vorteile. Die wichtigsten sind ihre hohe Zellenspannung, hohe Energiedichte und das Fehlen eines Memory-Effekts. Während der Entladung erfolgt die Reaktion \(C_6Li + CoO_2 \rightleftharpoons C_6 + LiCoO_2\).
Die Kathode besteht aus einem zusammengesetzten Material (einem interkalierten Lithium-Verbindung), und der Anodenstoff ist üblicherweise poröses lithiiertes Graphit. Das Elektrolyt kann flüssig, polymer oder fest sein. Der Separator ist porös, um den Transport von Lithiumionen zu ermöglichen und Kurzschlüsse sowie thermisches Durchgehen zu verhindern.
Lithium-Ionen vs. Lithium-Polymer-Batterien
Lithium-Ionen-Polymer-Batterien (LiPo) verwenden einen hochleitfähigen Gel-Polymer-Elektrolyten anstelle eines flüssigen Elektrolyten. LiPos bieten höhere spezifische Energien und werden oft in Systemen verwendet, bei denen Gewicht wichtig ist, wie bei Mobilgeräten, Drohnen und einigen Elektrofahrzeugen.
Zusammensetzung und Leistung
Eine typische Lithium-Ionen-Zelle enthält:
- Kathode: Eine positive Elektrode, die Elektronen aus dem externen Stromkreis aufnimmt.
- Anode: Eine negative Elektrode, die Elektronen in den externen Stromkreis abgibt.
- Separator: Eine permeable Membran, die die Elektroden trennt und den Transport von Ionen ermöglicht.
- Elektrolyt: Meist eine nichtwässrige Lösung, in der Lithiumhexafluorphosphat (LiPF6) in organischen Carbonaten gelöst ist.
Charakteristische Parameter
Zu den wichtigen Parametern gehören:
- Zellspannung: Fast alle Lithium-Ionen-Batterien arbeiten bei 3,8 V.
- Abschaltspannung: Die minimale zulässige Spannung, die im Allgemeinen den „leeren“ Zustand der Batterie definiert.
- Kapazität: Die Gesamt-Ampere-Stunden, die verfügbar sind, wenn die Batterie bei einem bestimmten Entladestrom entladen wird.
- C-Rate: Drückt aus, wie schnell eine Batterie relativ zu ihrer maximalen Kapazität entladen oder geladen wird.
- Selbstentladung: Batterien entladen sich allmählich selbst, auch wenn sie nicht angeschlossen sind.
- Degradation: Ein gewisser Abbau tritt bei jedem Lade-Entlade-Zyklus auf.
Weitere Batterietypen
Zu den weiteren bemerkenswerten Batterietypen gehören:
- Primäre (nicht wiederaufladbare) und sekundäre (wiederaufladbare) Zellen
- Lithium-Metall-Batterien
- Nickel-Metallhydrid (NiMH) und Nickel-Cadmium (NiCd) Batterien
- Blei-Säure-Batterien
Die 18650 Batterie, mit ihren vielfältigen Anwendungen und fortschrittlichen Eigenschaften, bleibt ein wichtiger Bestandteil in der Welt der modernen Elektronik.
