Lithium-Ionen-Akkumulator

Ein Li-Ion-Akku ist ein Akkumulator auf Basis von Lithium. Der Li-Ion-Akku zeichnet sich durch eine hohe Energiedichte aus. Er ist thermisch stabil und unterliegt keinem Memory-Effekt. Weiterentwicklungen sind z.B. der Lithium-Polymer-Akku, Lithium-Tianat-Akku,… .

Prinzip

Die Quellspannung wird durch Verschiebung von Lithium-Ionen erzeugt.

Beim Ladevorgang wandern positiv geladene Li-Ionen durch ein Elektrolyt hindurch von der positiven Elektrode zwischen die Graphitebenen der negativen Elektrode, während der Ladestrom die Elektronen über den äußeren Stromkreis liefert. Die Ionen bilden dabei mit dem Kohlenstoff eine Interkalationsverbindung(LixnC). Beim Entladen gehen die Lithium-Ionen wieder zurück in das Metalloxid und die Elektronen können über den äußeren Stromkreis wandern.

Lithium-Ionen Prinzip

Quelle: Wikipedia Urheber: Cepheiden

Für das Funktionieren der Interkalation ist es wichtig, dass die schützende Deckschicht auf der negativen Elektrode, die Li+-Ionen durchlässt aber  Lösungsmittelmoleküle nicht durchlässt, genügend ausgebildet ist. Falls es nicht gut ausgebildet ist, wird die Graphitelektrode zerstört.

Aufbau

Die negative Elektrode ist meist aus Graphit. Die positive Elektrode aus Lithium-Metalloxiden (z.B. LiCoO2) Das Innere des Akkumulators ist völlig wasserfrei, da es sonst zu Reaktionen kommen könnte, die Brandgefahr darstellen würde.

Negative Elektrode (Entladung):

Formel 1

Positive Elektrode (Entladung):

Formel 2

Redox-Gleichung:

Formel 3

Eigenschaften

Umgang mit Li-Ion-Akkus

Akkumulator

Akku-Arten