Lithium-Ionen-Batterie

Ein Lithium-Ionen-Akkumulator (Lithium-Ionen-Akku, Li-Ionen-Akku oder -sekundäre- Li-Ionen-Batterie) ist eine elektrochemische Spannungsquelle auf der Basis von Lithium. Er ist im Gegensatz zur Lithium-Batterie wiederaufladbar. Eine Weiterentwicklung des Li-Ionen-Akkus ist der Lithium-Polymer-Akku, eine andere Weiterentwicklung der Lithium-Titanat-Akku.

Laut Brockhaus sind Lithium-Ionenzellen “Akkumulatoren hoher spezifischer Energie (120-130 Wh/kg, bei einer Entladespannung von 4-5 V und ca. 1000 Lade- und Entladezyklen), bei denen Lithium-Ionen im Elektrodenmaterial eingelagert vorliegen (Interkalations-Elektroden)”. Und zur Verwendung schreibt das für Schüler, Studenten und Lehrer empfehlenswerte Naturwissenschafts- und Technik-Lexikon: “Seit 1991 in hochwertigen, mobilen elektronischen Geräten wie Mobiltelefone, Notebooks und Videokameras sowie als Großbatterie in Elektrofahrzeugen”.

Der Li-Ionen-Akku zeichnet sich durch seine hohe Energiedichte aus. Seine nutzbare Lebensdauer beträgt mehrere Jahre; allerdings ist dies stark von der Nutzung und den Lagerungsbedingungen abhängig. Li-Ionen-Akkus versorgen tragbare Geräte mit hohem Energiebedarf, für die herkömmliche Akkus zu schwer oder zu groß wären, beispielsweise Mobiltelefone, Digitalkameras, Camcorder oder Laptops sowie Elektro- und Hybridfahrzeuge. Neuerdings werden Lithium-Ionen-Akkus auch bei Elektrowerkzeugen wie zum Beispiel Akkuschraubern verwendet.

Hier haben wir einen völlig neuen Typ von galvanischen Elementen vor uns: Redoxaktiv ist nur das Elektrodenmaterial. Anders als etwa beim Daniell-Element oder Volta-Element sind die Ionen des Elektrolyten nicht am Redoxprozess beteiligt. Die eine Elektrode besteht aus exotischen Verbindungen wie Li2MnO2 (Lithium-manganat(II)), Li2CoO2 (Lithium-cobaltat(II)) oder neuerdings auch LiFePO4 (Lithium-eisen(III)-phosphat), die andere aus Graphit. Zwischen den Elektroden werden über einen äußeren Leiter oder den Verbraucher (bzw. beim Laden mit dem Ladegerät) Elektronen ausgetauscht. Den positiven Ladungsausgleich durch den Elektrolyten zwischen den Elektroden besorgen Lithium-Ionen, die aber am eigentlichen Redoxprozess nicht weiter beteiligt sind.

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