Eigenschaften von Lithium-Ionen-Akkus
Der Lithium-Ionen-Akku, auch bekannt als Li-Ionen-Akku, ist eine Art von sekundärem (wiederaufladbarem) Akku, der aus Zellen besteht, in denen Lithiumionen während der Entladung von der Anode durch einen Elektrolyten zur Kathode und beim Laden zurückbewegt werden. Diese Akkus bieten mehrere spezifische Vorteile, darunter eine hohe Zellspannung, hohe Energiedichte und keinen Memory-Effekt. Lithium-Ionen-Akkus werden in vielen Laptop-Akkus, kabellosen Elektrowerkzeugen, bestimmten Elektroautos, elektrischen Tretrollern, den meisten E-Bikes, tragbaren Powerbanks und LED-Taschenlampen eingesetzt.
Die Gesamtreaktion während der Entladung ist: C6Li + CoO2 ⇄ C6 + LiCoO2.
Komponenten und Materialien
Die Kathode besteht aus einem Verbundmaterial (einem interkalierten Lithium-Compound) und bestimmt den Namen der Li-Ionen-Akku-Zelle. Die Anode wird in der Regel aus porösem lithiiertem Graphit hergestellt. Der Elektrolyt kann flüssig, polymer oder fest sein. Der Separator ist porös, um den Transport von Lithiumionen zu ermöglichen und Kurzschlüsse sowie thermisches Durchgehen der Zelle zu verhindern. Die Chemie, Leistung, Kosten und Sicherheitsmerkmale variieren je nach Art der Lithium-Ionen-Akkus.
Chemie und Leistung
Handheld-Elektronik nutzt hauptsächlich Lithium-Polymer-Akkus (mit einem Polymergel als Elektrolyt), einem Lithium-Kobaltoxid (LiCoO2) Kathodenmaterial und einer Graphitanode, die eine hohe Energiedichte bieten. Allgemein haben Li-Ionen-Akkus eine hohe Energiedichte, keinen Memory-Effekt und eine niedrige Selbstentladung. Eine der häufigsten Zelltypen ist der 18650-Akku, der in vielen Laptop-Akkus, kabellosen Elektrowerkzeugen, bestimmten Elektroautos, elektrischen Tretrollern, den meisten E-Bikes, tragbaren Powerbanks und LED-Taschenlampen verwendet wird. Die Nennspannung beträgt 3,7 V.
Es ist wichtig, nicht wiederaufladbare primäre Lithiumbatterien (wie Lithium-Knopfzellen CR2032 3V) von sekundären Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Akkus zu unterscheiden, die wiederaufladbar sind. Primärbatterien enthalten metallisches Lithium, während Lithium-Ionen-Akkus dies nicht tun.
Wichtige Parameter von Lithium-Ionen-Akkus
- Zellspannung: Die Spannung von Elektrobatterien wird durch die Potentialdifferenz der Materialien, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden, erzeugt. Fast alle Lithium-Ionen-Akkus arbeiten bei 3,8 Volt.
- Abschaltspannung: Die Abschaltspannung ist die minimal zulässige Spannung. Für Li-Ionen-Akkus liegt diese bei etwa 3,2 V.
- Kapazität: Die koulometrische Kapazität ist die Gesamtmenge an Amperestunden, die verfügbar ist, wenn der Akku mit einem bestimmten Entladestrom von 100 % SOC bis zur Abschaltspannung entladen wird. Lithium-Ionen 18650-Akkus haben in der Regel Kapazitätswerte von 2.300 bis 3.600 mAh.
- C-Rate: Die C-Rate drückt aus, wie schnell ein Akku im Verhältnis zu seiner maximalen Kapazität entladen oder geladen wird. Eine 1C-Rate
