Li-Pol vs. Li-Ion Akkus: Ein Vergleich
Die Technologie der wiederaufladbaren Akkus hat in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte gemacht, wobei Lithium-Ionen (Li-Ion) und Lithium-Polymer (Li-Pol) Akkus zwei der prominentesten Typen darstellen. Beide Akkutypen haben ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften und Anwendungen, die sie für unterschiedliche Geräte und Anforderungen geeignet machen.
Zusammensetzung und Funktionsweise
Li-Ion Akkus bestehen aus Zellen, in denen Lithium-Ionen während der Entladung vom Anoden- zum Kathodenmaterial wandern und beim Laden zurückfließen. Diese Batterien verwenden typischerweise eine flüssige Lithiumsalz-Elektrolytlösung, wie LiPF6, die in einem organischen Lösungsmittel gehalten wird. Im Gegensatz dazu nutzen Li-Pol Akkus einen festen Polymer-Elektrolyten wie Polyethylenoxid (PEO), Polyacrylnitril (PAN), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyvinylidenfluorid (PVdF). Diese hochleitfähigen Gel-Polymere ermöglichen ebenfalls die Bewegung von Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode.
Eigenschaften und Anwendungen
Li-Pol Akkus bieten im Vergleich zu anderen Lithium-Batterietypen eine höhere spezifische Energie und werden oft in Systemen eingesetzt, bei denen das Gewicht eine wichtige Rolle spielt, wie bei mobilen Geräten, Drohnen und einigen Elektrofahrzeugen. Sie sind bekannt für ihre Flexibilität in der Formgebung und für eine niedrigere Wahrscheinlichkeit von Leckagen, da sie keinen flüssigen Elektrolyten verwenden.
Li-Ion Akkus hingegen haben eine hohe Energiedichte, keinen Memory-Effekt und eine geringe Selbstentladung. Sie werden häufig in Laptop-Akkus, kabellosen Elektrowerkzeugen, bestimmten Elektroautos, Elektro-Tretrollern, den meisten E-Bikes, tragbaren Powerbanks und LED-Taschenlampen verwendet. Die nominale Spannung eines gängigen Li-Ion Akkutyps, der 18650 Zelle, beträgt 3,7 V.
Sicherheit und Leistung
Die Sicherheit und Leistung von Li-Ion und Li-Pol Akkus hängt stark von ihrer chemischen Zusammensetzung und Bauweise ab. Handelsübliche Elektronik verwendet meist Lithium-Polymer-Akkus mit einem Polymergel als Elektrolyt, einem Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO2) Kathodenmaterial und einer Graphitanode, die eine hohe Energiedichte bieten.
Nicht-wiederaufladbare primäre Lithiumbatterien, wie Lithium-Knopfzellen CR2032 3V, sind von sekundären Lithium-Ionen oder Lithium-Polymer-Akkus zu unterscheiden, da sie metallisches Lithium enthalten, während Lithium-Ionen-Batterien dies nicht tun.
Zukunftsperspektiven
Die Weiterentwicklung von Lithium-Batterien konzentriert sich zunehmend auf die Verbesserung der Kapazität, der Ladezyklen und der Sicherheit. Forschungen in neuen Materialien, wie auf Silizium basierende Anoden und funktionale Separatoren, versprechen eine weitere Verbesserung der Leistung von Li-Ion und Li-Pol Akkus, insbesondere für Hochenergiesysteme in Elektrofahrzeugen und Elektroflugzeugen.
Die Wahl des Elektrolyten bleibt ein kritischer Aspekt für die Leistung und Sicherheit aller Batterien. Fortschritte in der Elektrolyttechnologie, einschließlich der Entwicklung von Festkörper-Elektrolyten, könnten zukünftige Innovationen in diesem Bereich vorantreiben.
