AW: Wie Li-Ion-Akkus richtig behandeln?
Hallo!
Längst wieder Zeit, hier mal aktuelle Daten zu veröffentlichen. Siehe zur Übersicht die Tabelle am Ende. Zunächst eine kleine Abschweifung vom Thema:
Derzeit im Kommen sind
NiMH-Akkus mit geänderter Kristallstruktur. Erfolg der Änderung ist, daß von diesen Akkus angegeben wird, daß sie
pro Jahr nur
15% der Ladung verlieren, wenn sie unbenutzt bleiben. Ein Hersteller dieses neuen Typs ist Sanyo mit 'eneloop'-Akkus. Diese sollen zudem eine etwas höhere Kapazität haben und noch schneller wiederaufladbar sein (durch geringeren Innnewiderstand).
LiPo
Damit zu den Lithium-Akkus. Die Li-Ion-Technologie ist eigentlich vorüber. Heute findet man überwiegend
LiPo-Akkus, also
Lithium-Polymer. Vorteil ist, daß diese Akkus in jedwede Form gebracht werden können. Und bei LiPo findet man die Herstellerangabe, daß sie für ein langes Leben nie ganz voll und nie ganz leer sein sollen. Sinkt die Akkuspannung unter 2,4 V geht der Akku rasch kaputt.
Da also nur bis ca. 90% geladen werden soll und wenigstens 15% beim Entladen übrig bleiben sollen, relativiert sich die eigentlich hohe Kapazität deutlich. Nützt man sie über diese Grenzen also hinaus, reduziert man die Lebensdauer des LiPo-Akkus.
Weitere Nachteil: LiPos können bei Mißhandlung mit heftiger chemischer Reaktion in Feuer und Rauch aufgehen - weshalb man übrigens auch nur Markenladegeräte verwenden sollte! Die richtige Ladesteuerung ist sehr wichtig. Laden bei Temperaturen unter -5 °C kann den Akku auch entzünden.
Neuere LiPo-Typen vertragen auch höhere Ladeströme von statt 1 C nun bis 2 C (C: s. Exkurs im Kasten unten) und sie sind auch hochstromfest mit nunmehr bis 30 C Entladestrom. Außerdem sind sie sicherer geworden und vertragen Laden mit Netzspannung, Kurzschluß und selbst einen Nagel durch den voll geladenenen Akku ohne Feuer zu fangen oder gar zu explodieren.
LiFePO4
LiFePO4 steht für Lithium-Nanophosphat, die Nachfolger von LiPo. Die Technologie basiert auf Nanotechnik. Vorteil der Neuen ist, die deutlich höher möglichen Entnahme- und auch Ladeströme, also auch eine merkliche Verkürzung der Ladezeit.
Exkurs Ladezeit C:
Mit C wird oft die Lade/Entladezeit angegeben. 1 C entspräche bei einem 2400 mAh-Akku einer Entladezeit von einer Stunde, während der er konstant 2,4 A liefert. Das schafft allerdings kein Akku, obwohl er mit xxxx mAh bezeichnet wird. Um die angegebene Kapazität herauszuholen, kann man i.d.R. nur mit sehr viel weniger entladen, z.B. bei 0,1 C dürfte man die 2400 mAh erhalten. Je höher der Entladestrom, desto rascher sinkt die Zellenspannung unter die minimal zulässige (Entladeschlußspannung).
Genauso wird C beim Laden verwendet. Kann ein Akku mit 10 C geladen werden, ist er bei 2400 mAh also schon in 6 Minuten (Zeitberechnung: 60 Minuten/C) voll.
Es werden vom LiFePO4-Akku laut amerikanischem Hersteller A123 Ladeströme von 10 C 'verdaut'. Dadurch ergeben sich in der Praxis Ladezeiten von ca. 10 Minuten. Entladeströme können bis zu 69 A betragen, bzw. Impulsstrom sogar 115 A. Dies entspricht einem Dauerstrom von 30 C und einem Spitzenstrom von 50 C!
Zudem sollen diese Akkus eine viel höhere Ladezyklenfestigkeit haben: Typisch seien 3000!
Und als letzer Vorteil, die Zellen sind durch einen stabilen Alubecher sehr sicher und fangen kein Feuer. Ein Nachteil existiert aber, diese Akkus haben eine etwas geringere Energiedichte, also geringere Ladekapazität (Wh/kg) s. Tabelle unten.
Li-Titanat
Auch ein Nanotechnik-Akku, dessen Energiedichte zwar nur gering über NiMH liegt und deutlich unter LiPo, dafür aber eine fast unendliche Anzahl Ladezyklen verträgt: 25.000! Außerdem verträgt er Entladeströme bis 100 C, ein neuer Rekord. Ebenso die Ladeströme, die bei bis zu 50 C Ladezeiten für einen Akku um kaum mehr als eine Minute ermöglichen.
Musterakkus gibts derzeit von der amerikanischen Firma Altairnano, ein 17 kg schwerer Akkublock. Man sieht, wohin diese Technik auch zielt: Verwendung in Elektrofahrzeugen.
Fazit
Die neuen Akku-Typen könnten durchaus der Brennstoffzelle (Wasserstoff oder Methanol plus Sauerstoff zu Wasser verbrennen und Strom daraus gewinnen) den Rang ablaufen. Erstens ist der Umgang mit Wasserstoff nicht ungefährlich, Methanol giftig und zweitens können die neuen Akku-Typen auch bei der Tank-/Ladezeit mithalten.
[table="head"]
Akku-Typ|
NiCd|
NiMH|
LiPo
|
LiFePO4|
Li-Titanat
|
Energiedichte [Wh/kg]|
40
|
60
|
100-140
|
100
|
70
Ladezyklen|
1.000
|
500
|200-300, neuere 500|
3.000
|
25.000
Hochstromfähigkeit|
++
|
+
|
o, neuere ++
|
++
|
++
Schnelladefähigkeit|
++
|
o
|
-
|
++
|
++
Selbstentladung|
o
|
-
|
++
|
++
|
++
Sicherheit|
+
|
+
|
--, neuere ++
|
+
|
++
[/table]
Gruß,
Ralf