Eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher. Eine Zelle besteht im Wesentlichen aus zwei Elektroden, einem Elektrolyten und einem schützenden Gehäuse. Zwischen den Elektroden liegt ein poröser Separator: Er trennt sie elektrisch voneinander, lässt aber den Transport von Lithium-Ionen zu.
Separatoren und keramische Beschichtungen
Bei manchen Zelltypen wird der Separator mit einer keramischen Beschichtung versehen. Sie kann dazu beitragen, seine thermische Stabilität zu verbessern. Der genaue Aufbau und das Herstellungsverfahren unterscheiden sich je nach Zelle. Eine Beschichtung allein garantiert jedoch keine sichere Batterie. Dafür müssen auch das gesamte System, das Batteriemanagementsystem (BMS), die Ladebedingungen und die vorgesehenen Einsatzbedingungen geprüft werden.
Die Entwicklung chemischer Batterien
Eine chemische Batterie wandelt chemische Energie direkt in elektrische Energie in Form von Gleichstrom (DC) um. Ihre Geschichte reicht mehr als 200 Jahre zurück: Alessandro Volta stellte seine Batterie im Jahr 1800 vor. Vor dem Zweiten Weltkrieg gehörten Zink-Mangan-Trockenzellen und Bleibatterien zu den verbreiteten Batterietypen.
Mit der Entwicklung von Raumfahrt, mobiler Kommunikation und elektronischen Geräten wuchs der Bedarf an leistungsfähigen Energiespeichern. Die elektrochemischen Eigenschaften von Lithium ermöglichen Zellen mit hoher Spannung und hoher spezifischer Kapazität. Welche Energiedichte eine fertige Batterie erreicht, hängt jedoch von der Zellchemie und ihrem Aufbau ab.
Wie sich Lithium-Ionen-Akkus entwickelt haben
In den 1970er-Jahren wurden nicht wiederaufladbare Lithiumbatterien, sogenannte Primärbatterien, entwickelt. 1991 kamen die ersten kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien auf den Markt. Mit der Verbreitung von Mobiltelefonen und Laptops gewann diese Technik an Bedeutung und ersetzte Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd) und Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) in vielen Anwendungen.
Lithium-Ionen-Batterien werden heute nicht nur in elektronischen Geräten, sondern auch in Elektrofahrzeugen und stationären Speichern eingesetzt. Manche Modelle können unter festgelegten Prüfbedingungen mehrere Tausend Ladezyklen erreichen; daraus lässt sich keine allgemeine Zyklenzahl für alle Lithium-Ionen-Batterien ableiten. Zellchemie, Temperatur, Entladetiefe, Lade- und Entladestrom sowie die verbleibende Kapazität am Prüfende müssen mitbetrachtet werden. Polymerbasierte und besonders dünne Bauformen gehören ebenfalls zu den Entwicklungsrichtungen. Für die Auswahl zählen die Daten des konkreten Modells.
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Wenn Sie Lithium-Ionen- oder LiFePO4-Batterien für Fahrzeuge, elektronische Geräte oder Speicherprojekte suchen, nennen Sie Hysincere bitte die Anwendung, Spannung, Kapazität, Leistungsanforderungen und den verfügbaren Einbauraum. Mit diesen Angaben lassen sich passende Modelle und die noch zu prüfenden Lade-, Schutz- und Einsatzbedingungen besprechen.
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Nennen Sie uns die Anwendung, Spannung, Kapazität, den Leistungsbedarf, das Ladeverfahren, den Einbauraum, die Temperaturen, die erforderlichen Nachweise und die geplante Jahresmenge. Damit können wir die technischen Anforderungen gemeinsam prüfen.
Fragen zu Aufbau und Entwicklung von Lithium-Ionen-Akkus
Was ist eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie?
Das ist eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie. Ihre Zellen enthalten zwei Elektroden, einen Elektrolyten und einen Separator in einem schützenden Gehäuse. Der Separator trennt die Elektroden elektrisch voneinander und lässt Lithium-Ionen passieren.
Hat jeder Lithium-Ionen-Akku einen keramisch beschichteten Separator?
Nein. Aufbau und Materialien unterscheiden sich je nach Zelltyp. Einige Modelle verwenden keramische Beschichtungen, die die thermische Stabilität verbessern können. Eine solche Beschichtung ersetzt nicht die Prüfung der konkreten Zelle, des Batteriesystems, des BMS und der Einsatzbedingungen.
Wie begann die Entwicklung chemischer Batterien?
Ein wichtiger Ausgangspunkt war Alessandro Voltas Batterie im Jahr 1800. Die Entwicklung reicht damit mehr als 200 Jahre zurück. Vor dem Zweiten Weltkrieg gehörten Zink-Mangan-Trockenzellen und Bleibatterien zu den verbreiteten Batterietypen; später kamen weitere wiederaufladbare Systeme hinzu.
Dieser Beitrag dient zur technischen Orientierung und zur ersten Projektbewertung. Kompatibilität, Ladegrenzen, Strombelastbarkeit, Temperaturbereich, BMS-Funktionen, Nachweise und Einbauanforderungen hängen vom Modell und der Anwendung ab. Maßgeblich für Auswahl und Systemauslegung sind das Datenblatt des gewählten Produkts, die Vorgaben des Geräteherstellers und die Ergebnisse der Systemprüfung.
