Der Ladezyklus von Lithium-Ionen-Akkus

Technologie

Lithium-Ionen-Akkus sind chemische Energiespeicher, in denen beim Laden und Entladen Lithiumionen bewegt werden. Die Akkus weisen gegenüber anderen Akkuarten einige wesentliche Vorteile auf; Sie haben die höchste derzeit mögliche Energiedichte, kennen keinen Memory-Effekt und haben nur eine sehr geringe Selbstentladung. Daher werden sie derzeit vom Smartphone oder PDA bis zum Elektroauto in fast allen mobilen elektronischen Geräten eingesetzt.
Der einzige signifikante Nachteil ist, dass es unter Umständen möglich ist, Li-ionen-Akkus zur Explosion zu bringen. Aufgrund der enthaltenen Metalle entwickelt sich dabei ein äußerst gefährlicher Metallbrand, der mit konventionellen Löschmitteln nicht zu löschen ist.

Ladevorgang

Während des Ladevorgangs wandern positive Lithiumionen durch das flüssige Elektrolyt hindurch von der positiven zur negativen Elektrode. Dabei wird die elektrische Energie aus dem Stromnetz in chemische Energie umgewandelt. Dabei wird zunächst ein konstanter, hoher Ladestrom angelegt, bis die Zelle etwa 80% ihrer Kapazität erreicht hat. Anschließend wird der Ladestrom reduziert, bis die Zelle vollständig geladen ist. Vollständig geladene Zellen werden nicht weiter geladen, gelegentlich wird jedoch kurzzeitig ein Ladestrom angelegt, um die Ladung zu erhalten.
Im Gegensatz zu NiMH-Akkus tritt bei Li-Ionen-Akkus kein Memory-Effekt auf, der Akku muss also nicht komplett entladen werden, bevor eine neue Ladung erfolgen kann. Eine vollständiger Ladezyklus ist zwar weiterhin eine Ladung mit der vollen Kapazität, allerdings kann diese Ladung auch im mehreren Abschnitten erfolgen und der Akku dazwischen entladen werden. Eine Ladung von 0% auf 100% ergibt beispielsweise ebenso einen vollständigen Zyklus wie zwei Ladungen von 25% auf 75%.

Lebensdauer

Die Lebensdauer von Li-Ionen-Akkus ist grundsätzlich begrenzt, auch ohne Nutzung. Während der Nutzung haben die Betriebstemperatur und der genutzte Kapazitätsbereich den größten Einfluss auf die Lebensdauer. Grundsätzlich lässt sich die Lebensdauer maximieren, indem der Akku möglichst nicht erwärmt oder warm gelagert wird. Notebook-Akkus beispielsweise sollten aus dem Gerät entfernt werden, wenn das Gerät längere Zeit am Netzstrom betrieben wird. Weiterhin sollte es nach Möglichkeit vermieden werden, den Akku regelmäßig komplett zu laden oder zu entladen. Viele Nutzer, die früher NiMH-Akkus verwendet haben, praktizieren dies in der Annahme, es hätte positive Auswirkungen. Tatsächlich führt aber eine Beschränkung auf den Bereich zwischen 20% und 90% führt zu einer nennenswerten Verlängerung der Lebensdauer.

Der Ladezyklus

...Während des Ladevorgangs wandern positive Lithiumionen durch das flüssige Elektrolyt hindurch von der positiven zur negativen Elektrode. Dabei wird die elektrische Energie aus dem Stromnetz in chemische Energie umgewandelt. Dabei wird zunächst ein konstanter, hoher Ladestrom angelegt...

Akku-Pflege

...Die Laufleistung der Batterie hängt von der Benutzung der einzelnen Programme ab und der Anzahl der extern angeschlossenen Geräte. Wenn man also viele Programme geöffnet hat, zusätzlich Lautsprecher angeschlossen sind und man die ganze Zeit, während des Arbeitens Musik von I-Tunes hört...

Akku austauschen

...Nachdem man die Schrauben entfernt hat, kann der Bodendeckel abgenommen werden und die inneren Komponenten des MacBooks sind jetzt zugänglich. Um elektrostatische Ladungen vom Körper abzuleiten, sollte man eine Metalloberfläche im Inneren des Computers kurz mit einem Fingern berühren...