Akkus – Portable Energiespeicher der Zukunft

Der Gebrauch von Computern und Handys ist aus der heutigen Zeit kaum noch wegzudenken. Begriffe wie „Videotelefonie“ oder „Online-Shopping“ sind alltäglicher denn je geworden. Informationen sind kinderleicht über das Internet abrufbar – und zwar jederzeit und von überall. Doch was macht den portablen Einsatz von Handy und Notebook überhaupt erst möglich? Es ist der Energiespeicher eben jener Geräte, der Akkumulator, oft auch kurz Akku genannt.

Was ist ein Akku?

Akkus sind im Prinzip wiederaufladbare Batterien, die eine bestimmte elektrische Ladung speichern und wieder abgeben können. Im Gegensatz zur „Einmal-Batterie“ hat ein Akku jedoch die positive Eigenschaft, dass er sehr oft in den aufgeladenen Zustand zurückversetzt werden kann.

Wie funktioniert ein Akku? (Beispiel Li-Ion-Akku)

Ein Lithium-Ionen-Akku ist wie folgt aufgebaut:
An der negativen Elektrode („Minuspol“) besteht er aus Graphit, in das Lithium eingelagert ist. Die positive Elektrode („Pluspol“) besteht aus Lithiumcobaltdioxid.
Im Akku befinden sich elektrisch geladene Atome (Ionen). Diese streben bei positiver Ladung zur negativen Elektrode, bei negativer Ladung zur positiven Elektrode.

Wird der Akku aufgeladen, wandern die Lithium-Ionen (positiv geladen) vom Plus- zum Minuspol. Der Akku ist nun bereit für den Entladevorgang („aufgeladen“).
Wird ein Verbraucher (zum Beispiel ein Handy) an den Akku angeschlossen, verbinden die Elektronen sich mit den Lithium-Ionen. Diese sind danach negativ geladen und streben zurück in das Graphit am Pluspol. Sind die meisten der Ionen in den negativen Zustand gewechselt, ist der Akku für den nächsten Ladevorgang bereit („entladen“).

Welche Akku-Typen gibt es?

Der Li-Ion-Akku ist umweltfreundlich und weist keinen Memory-Effekt auf.

Der Li-Ion-Akku ist umweltfreundlich und weist keinen Memory-Effekt auf.

Nickel-Cadmium-Akku

Der NiCd-Akku ist schnellladefähig, günstig in der Herstellung und verliert bei tiefen Außentemperaturen nicht soviel Leistung wie andere Akku-Typen. Nachteil: Der NiCd-Akku enthält umweltschädliches Cadmium, außerdem macht sich der sogenannte Memory-Effekt bei diesem Akku-Typ sehr stark bemerkbar. Die Energiedichte beträgt 40-60 Wh/kg. Ein NiCd-Akku kann durchschnittlich bis zu 500 Mal wieder aufgeladen werden.

Nickel-Metallhybrid-Akku

Der NiMh hat den Vorteil, dass seine Kapazität im Vergleich zu NiCd-Akkus bei gleicher Zellengröße bis zu 100% größer ist. Trotzdem verliert der NiMh-Akku bei tiefen Temperaturen mehr Leistung als beispielsweise der NiCd-Akku. Die durchschnittliche Energiedichte beträgt hier ca. 80 Wh/kg und die Anzahl der Ladezyklen liegt bei ungefähr 500-800.

Lithium-Ionen-Akku

Im Vergleich zum NiCd-Akku kann ein Li-Ion-Akku bei gleicher Zellengröße bis zu dreimal mehr Energie speichern. Er besitzt keine umweltschädlichen Bestandteile und weist zudem keinen Memory-Effekt auf. Aufgrund dieser Eigenschaften wird er heutzutage auch bevorzugt in Handys oder Notebooks eingesetzt. Hier sind möglichst klein dimensionierte Akkus mit gleichzeitig möglichst hoher Energiedichte gewünscht.

Der Li-Ion-Akku ist aber in der Herstellung vergleichsweise teuer und benötigt eine spezielle Aufladetechnologie. Zudem lässt die Leistung des Li-Ion-Akkus bei niedrigen Temperaturen spürbar nach. Li-Ion-Akkus besitzen eine Energiedichte von ungefähr 120–210 Wh/kg. Die Anzahl möglicher Ladungsvorgänge wird mit ca. 1000 angegeben (je nach Fertigungsqualität und Ladegerät).

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