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Lithium-Ionen-Akkumulator für E-Scooter, Smartphones und Notebooks

Ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist der Oberbegriff für wiederaufladbare Batterien (Akkus) auf der Basis von Lithium-Verbindungen. Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben eine höhere Energie pro Eigenmasse als andere Akkumulatortypen. Li-Ionen-Akkus reagieren empfindlich auf Tiefentladung und auf Überladung, weshalb sie elektronische Schutzschaltungen zum Laden benötigen.

Es gibt verschiedene Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Sie unterscheiden sich in der chemischen Zusammensetzung ihrer Komponenten und haben verschiedene Spannungsbereiche. Am häufigsten werden auf Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxiden basierende NMC-Akkumulatoren produziert und verkauft.

  • Unterscheidung nach Elektrodenmaterial
    • Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator (LiCoO2)
    • Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Akkumulator (NMC oder NCM)
    • Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Akkumulator (LiNixCoyAlzO2, NCA)
    • Lithium-Mangan-Akkumulator
    • Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator (LiFePO4)
    • Lithiumtitanat-Akkumulator (Li4Ti5O12)
  • Unterscheidung nach Elektrolyte
    • Flüssigkeit
    • feste bis gelartige Folie auf Polymerbasis

Eigenschaften wie Zellspannung, Temperaturempfindlichkeit, Ladespannung, Entladeschlussspannung, Abschaltspannung und maximal zulässiger Ladestrom oder Entladestrom variieren je nach Design, hauptsächlich abhängig vom verwendeten Elektrodenmaterial und Elektrolyt.

Lithium-Ionen-Akkus verfügen über komplizierte Ladekennlinien. Die Ladeschlussspannung muss sehr genau eingehalten werden und eine Tiefentladung führt zum Ausfall des Akkus. Li-Ion-Akkus benötigen einen Tiefentladeschutz, der verhindert, dass die Zellspannung durch die Last oder durch die Selbstentladung unter einen bestimmten Wert sinkt. Diese Aufgabe übernimmt ein Batteriemanagementsystem (BMS).

Lithium-Ionen-Akkumulatoren vertragen weder eine Tiefentladung noch eine Überladung. Bei richtiger Pflege sind Li-Ion-Akkus aber dank ihrer Energiedichte und dem relativ günstigen Preis derzeit die besten Energiespeicher für mobile Geräte und Fahrzeuge.