Wie funktioniert ein Lithium-Ionen Akku?

Funktionsweise und Aufbau des Lithium-Ionen Akku

Die Funktionsweise eines Lithium-Ionen (Li-Ion) Akkus ist allgemein immer gleich, egal ob er im Handy, der Smartwatch, dem Auto oder eben im Elektrowerkzeug verbaut ist. Grundsätzlich funktionieren Li-Ion Akkus ähnlich wie die klassischen Batterien. D.h. das Grundprinzip ist gleich.

Auch hier wird aus chemischer Energie elektrische Energie in Form von Strom. Der Akku erzeugt die elektromotorische Kraft durch die Verschiebung von Lithium-Ionen. Dabei besteht der Lithium Ionen Akku aus vier Bauteilen: Der Kathode, der Anode, dem Separator und dem Elektrolyt. Die Kathode ist der Pluspol, die Anode der Minuspol, dazwischen befindet sich der Separator, was eine Art Trennschicht darstellt. Der Separator verhindert, dass sich Kathode und Anode berühren (was zum Kurzschluss führen würde). Das Ganze ist getränkt mit einer Flüssigkeit, dem Elektrolyt. Im Elektrolyt können geladene Teilchen wandern. Wenn ein Verbraucher an den Akku angeschlossen wird, werden an der Anode negativ geladene Teilchen (Elektronen) frei und wandern zur Kathode. Diese Wanderung geschieht nicht durch die Batterie, sondern außen herum über den Verbraucher. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht und die Lithium-Ionen wandern durch das Elektrolyt ebenfalls zur Kathode. Diese Wanderung erzeugt Strom, die beispielsweise den Akkuschrauber antreibt.

Beim Laden des Li-Ionen-Akkus läuft der ganze Prozess umgekehrt. Diese Wanderung ist sehr oft wiederholbar ohne das sich am Akku etwas verändert. Lithium hat sich als Werkstoff durchgesetzt, da es Elektronen sehr einfach aufnehmen und abgeben kann und somit einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Energiedichte hat. Die nutzbare Lebensdauer eines Li-Ionen hatte beträgt mehrere Jahre und ist stark abhängig von der Nutzung und den Lagerungsbedingungen.

Aufgrund des hohen Wirkungsgrad, der hohen Wiederholbarkeit des Ladeprozesses und des Ausbleibens des Memory-Effekts hat sich die Lithium-Ionen Technologie in allen Bereichen durchgesetzt. Anfang der 2000er Jahre führten alle großen Hersteller die ersten Li-Ionen bei sich ein und lösten Schritt für Schritt die alte Nickel-Cadmium (NiCd) Technologie ab.

Lagerung des Lithium-Ionen Akkus

Die Lebensdauer eines Li-Ionen Akku ist stark abhängig von der Lagerbedingungen. Hier sind ein paar Tipps für euch, um die Lebensdauer eurer Akkus zu verlängern:

• Ladezustand sollte bei ca. 40-60% liegen
• Kühl lagern bei ca. 5-15°C
• Lichtgeschützt lagern
• Nicht bei Minusgraden aufladen
• Wenn möglich mit geringen Strömen laden und nicht immer das Schnellladegerät nutzen (schnelles Laden bedeutet Stress für den Akku und Stress verringert die Lebensdauer –> genau wie beim Menschen)

Falls ihr noch nicht genug habt von den technischen Angaben, könnt ihr euch hier noch tiefergehender mit der Materie beschäftigen. Ich warne euch gleich schon mal vor, dass es sehr theoretisch wird und ihr an eure Schulzeit und den Chemie Unterricht zurück versetzt werdet. Nichtsdestotrotz ist der Beitrag sehr lesenswert und kann euch beim besseren verstehen von Lithium-Ionen Akkus mit Sicherheit weiterhelfen.

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