Lithium-Ionen Akku

Was ist ein Lithium-Ionen Akku?

Ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist ein Speichermedium, dessen Funktionsweise auf der Basis von Lithium-Verbindungen erfolgt. Es existiert eine große Vielzahl an verschiedenen Lithium-Akkus, die Lithium in reiner oder gebundener Form aufweisen. Man unterscheidet zwischen primären (nicht wieder aufladbaren) und sekundären (wieder aufladbaren) Lithium-Ionen-Zellen, wobei Letztere am häufigsten vorkommen. Lithium-Ionen-Akkus werden hauptsächlich in elektronischen Geräten wie zum Beispiel Smartphones, Kameras oder Laptops verbaut. Sie werden aber auch in Elektroautos sowie in E-Scootern eingesetzt. In der Industrie dienen sie als stationäre Großspeicher von Wind- und Solarenergie, um nachhaltig Energie zu speichern.

Wie funktioniert ein Lithium-Ionen Akku?

Ein Lithium-Akku besteht generell auf mehreren Lithium-Ionen-Zellen, die aus einer positiven (Anode) und einer negativen (Kathode) Elektrode bestehen. Die Anode besteht meistens aus Grafit, während die Kathode aus Lithium-Metalloxiden besteht, die variable Anteile an Nickel, Mangan sowie Kobalt aufweisen können. Eine Elektrolytflüssigkeit zwischen den Elektroden ermöglicht den Ladungstransfer zwischen Kathode und Anode. Diese werden durch einen Separator getrennt, damit ein direkter Kontakt vermieden wird. Beim Entlade-Vorgang fließt Ladung von der Anode durch den Separator zur Kathode, beim Lade-Vorgang genau umgekehrt. Je nach System des Lithium-Ionen-Akkus kann Aufbau und verwendetes Material voneinander variieren.

Was sind Lithium-Ionen?

Lithium-Ionen sind die Ladungsträger im Lithium-Ionen Akkumulator. Aufgrund der geringen Größe und der hohen Beweglichkeit eignet sich das Metall Lithium sehr gut als ein Akkumulator. Die Lithium-Ionen werden durch das Laden Zelle zwischen die Molekülschichten des Grafits abgelagert. Beim Entladen wandern sie in umgekehrter Richtung zurück zur Kathode.

Welche Vorteile hat ein Lithium-Ionen Akkumulator?

• Gewicht und Größe:
  Aufgrund der geringen Dichte von Lithium besitzt es ein minimales Gewicht bei einer hohen Energiedichte. Daher können Lithium-Ionen-Akkus im Gegensatz zu anderen Akkumulatoren deutlich kleiner verbaut werden.
• Haltbarkeit:
  Die Kapazität des Lithium-Ionen-Akkus wird mit der Zeit umso geringer. Trotzdem ist eine Lebensdauer von 500 bis 1000 Ladezyklen realisierbar.
• Effizienz:
  Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben eine hohe Energiedichte im Vergleich zu anderen Akkus wie zum Beispiel Nickel-Metallhydrid-Akku, was ihre Effizienz deutlich steigert.
• Geringe Selbstentladung:
  Die Selbstentladung von Lithium-Ionen-Akkus liegt bei weniger als zwei Prozent über einen Zeitraum von einem Monat bei gleichbleibender Temperatur im Gegensatz zu beispielsweise Blei- oder Nickel-Metallhydrid-Akkus
• Wiederaufladbar

Welche Nachteile hat ein Lithium-Ionen Akkumulator?

• Erhöhte Brandgefahr:
  Thermische Überlastung, mechanische Beschädigung sowie elektrische Überlastung können aufgrund von Beschädigung zu ungewollten Reaktionen innerhalb des Lithium-Ionen-Akkus führen, was letztlich eine erhöhte Brandgefahr beziehungsweise Explosionsgefahr darstellt.
• Temperaturempfindlichkeit:
  Sowohl zu niedrigen Temperaturen (< +5 Grad) als auch zu hohen Temperaturen (> +35 Grad) sind für den Lithium-Ionen-Akku nicht gut.
• Geringe Umweltverträglichkeit:
  Die Gewinnung der Rohstoffe für die Verarbeitung eines Lithium-Ionen-Akkus entsprechen nicht guten Umweltbedingungen.
• Entsorgung:
  Bauteile des Akkus gehören zu Sondermüll, die entsprechend entsorgen werden müssen.