Lithium-Ionen-Akkus: Die Energiequelle für moderne Geräte
In der heutigen Zeit sind Lithium-Ionen-Akkus, auch bekannt als Li-Ion-Akkus, aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Diese sekundären (wiederaufladbaren) Batterien bestehen aus Zellen, in denen Lithiumionen während der Entladung von der Anode durch einen Elektrolyten zur Kathode und beim Laden zurück bewegt werden.
Vorteile von Lithium-Ionen-Akkus
Lithium-Ionen-Akkus bieten mehrere spezifische Vorteile. Zu den wichtigsten zählen ihre hohe Zellspannung, hohe Energiedichte und das Fehlen eines Memory-Effekts. Diese Akkus finden Verwendung in vielen Laptopbatterien, kabellosen Elektrowerkzeugen, bestimmten Elektroautos, elektrischen Tretrollern, den meisten E-Bikes, tragbaren Powerbanks und LED-Taschenlampen.
Chemie und Aufbau
Die Kathode besteht aus einem zusammengesetzten Material (einem interkalierten Lithium-Compound) und bestimmt den Namen der Li-Ion-Zelle. Die Anode wird üblicherweise 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.
Unterschiedliche Zelltypen
Li-Ion-Zellen gibt es in verschiedenen Formen, die im Allgemeinen in drei Gruppen unterteilt werden können: zylindrische Zellen, Flach- oder Beutelzellen und prismatische Zellen. Jede dieser Zelltypen hat seine eigenen Vor- und Nachteile hinsichtlich Herstellung, Leistung, Kosten und Sicherheit.
Lithium-Ionen vs. Lithium-Polymer-Akkus
Lithium-Ionen-Polymer-Akkus, auch bekannt als LiPo-Akkus, sind eine Art von Li-Ion-Akku mit einem Polymer-Elektrolyten anstelle eines flüssigen Elektrolyten. LiPos bieten höhere spezifische Energien als andere Lithium-Akkus und werden häufig in Systemen eingesetzt, bei denen Gewicht eine wichtige Rolle spielt.
Zusammensetzung von Lithium-Ionen-Akkus
Ein typischer Lithium-Ionen-Akku besteht aus einer Kathode, einer Anode, einem Separator und einem Elektrolyten. Jede Komponente spielt eine entscheidende Rolle für die Leistung und Sicherheit des Akkus.
Charakteristiken von Lithium-Ionen-Akkus
Um die Fähigkeit jedes Akkus zu verstehen und zu vergleichen, sind einige wichtige Parameter kennzeichnend. Dazu gehören Zellspannung, Abschaltspannung, Kapazität, C-Rate, Selbstentladung und Abbaugrad.
Abbau von Lithium-Ionen-Akkus
Jeder Lade-Entlade-Zyklus führt zu einer gewissen Degradation der Akkus. Diese Degradation tritt aufgrund der Migration von Elektrolyten von den Elektroden oder des Ablösens von aktivem Material von den Elektroden auf. Die meisten modernen 18650 Lithium-Ionen-Akkus, die bei Laptop-Akkus üblich sind, haben eine typische Lebensdauer von 300 – 500 Zyklen.
Andere Arten von Batterien
Zum Schluss wird eine Zusammenfassung anderer bemerkenswerter Elektrobatterietypen gegeben, unterteilt in Primär- (nicht wiederaufladbar) und Sekundärzellen (wiederaufladbar), sowie eine Liste der Anwendungen und verschiedenen Batteriespannungen.
