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Akku-Technik der Gegenwart

17.10.2008 | 08:40 Uhr |

Lithium-Ionen (Li-Ion): Die überwiegende Anzahl der aktuell in mobiler Hardware genutzten Akkus basiert auf der ab 1994 eingeführten Lithium-Technologie. Neben einer zwei- bis dreimal höheren Energiedichte von 120 bis 140 Wh/kg hat sie zwei gravierende Vorteile gegenüber den Ni-Akkus: Li-Akkus haben eine niedrige Selbstentladungsrate und kennen keinen Memory-Effekt.

Lithium-Ionen-Akkus stellen heutzutage die gebräuchlichste Form der Stromversorgung in Notebooks aller Klassen dar.
Vergrößern Lithium-Ionen-Akkus stellen heutzutage die gebräuchlichste Form der Stromversorgung in Notebooks aller Klassen dar.
© 2014

Beim Memory-Effekt lädt der Akku nicht weiter als bis zu dem Punkt, an dem er zuletzt ohne vollständige Entladung wieder aufgeladen wurde. Dies kann beispielsweise nach kurzfristigem Akkubetrieb eintreten, wenn das Notebook sofort wieder ans Netz gehangen wird. So kann eine Akku mit der Zeit einen großen Teil seiner Kapazität verlieren. Man kann dies zum Teil durch mehrfaches vollständiges Leeren und Laden des Akkus korrigieren, eine Wiedererlangung der 100-prozentigen Kapazität gelingt aber nur selten.

Der Nachteil von Lithium-Akkus ist die leichte Entflammbarkeit des Lithiums. Die Lithium-Technik kam erst nach der Weiterentwicklung zur Lithium-Ionen-Technologie in Notebooks und Mobiltelefonen zum Einsatz. Im praktischen Einsatz ist die Temperaturempfindlichkeit von Lithium-Akkus zu beachten, die idealerweise zwischen 15 und 25°C betrieben werden. Tiefe oder sehr hohe Temperaturen wirken sich ausgesprochen negativ auf Leistung, Kapazität und Lebensdauer aus.

Den Vorteilen von Li-Ion-Akkus stehen höhere Herstellungskosten gegenüber. Lithium-Ionen-Akkus benötigen wegen des empfindlichen Kerns ein stabiles Gehäuse sowie zusätzliche Regelelektronik zum Schutz vor Überhitzung durch überhöhte Stromentnahme. Ein weiterer Nachteil ist der altersbedingte und von der eigentlichen Nutzung unabhängige Kapazitätsverlust.

Noch ein Konzept: Silizium-Nanodrähte sollen die Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus verzehnfachen.
Vergrößern Noch ein Konzept: Silizium-Nanodrähte sollen die Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus verzehnfachen.
© 2014

Neue Ansätze wie die Verwendung von Silizium-Nanodrähten an Stelle der Kohlenstoff-Anode haben das Potential, die Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus auf das bis zu Zehnfache zu steigern.

Lithium-Polymer (Li-Poly): Lithium-Polymer- waren als Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Akkus geplant und enthalten kein flüssiges, sondern ein festes Elektrolyt. Dadurch kann der Akku als eine unter einen Millimeter flache Matte in beliebiger Form ausgebreitet werden und muss nicht mehr zu Zylindern gerollt oder zu Quadern gestapelt werden. Die Raumnutzung wird so optimiert. Li-Poly-Akkus orientieren sich am Gerät, nicht umgekehrt.

Lithium-Polymer-Akkus erreichen mit 140 Wh/kg theoretisch eine genauso hohe Energiedichten wie ein Li-Ion-Akku, haben aber einen Nachteil: Sie laufen erst ab einer Betriebstemperatur von rund 60°C zur Hochform auf. Modernen Li-Poly-Akkus nutzen daher ein Gel als Elektrolyt, das bereits bei Raumtemperatur volle Leistungsfähigkeit erreicht.

Auf Grund der höheren Herstellungskosten und der in der Praxis schlechteren Performance konnte die Li-Poly- die Li-Ion-Technologie nicht auf breiter Front ablösen. Stattdessen kommt die Technik überall da zum Einsatz, wo superdünne oder ungewöhnlich geformte Akkus zum Einsatz kommen sollen, beispielsweise in flachen Mobiltelefonen oder integrierten Geräten im Scheckkartenformat.

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