Die leistungsstarke, mit Lithium-Ionen betriebene Batterietechnologie verändert die Arbeitsweise vieler von uns. Aber was ist eine Lithium-Ionen-Batterie und wie funktioniert sie?
Sie befinden sich in Ihrem Telefon und Ihrem Laptop. In Ihrer elektrischen Zahnbürste und in einer wachsenden Zahl medizinischer Geräte. Sie versorgen Ihre Türklingelkamera und den Golfwagen, mit dem Sie über das Grün fahren. Man sieht Lithium-Ionen-Batterien vielleicht nicht so oft, aber man sieht sie jeden Tag zu Hause und zunehmend auch am Arbeitsplatz, wo sie in allen Branchen eine neue Welle der Innovation, Nachhaltigkeit und Effizienz auslösen. Aber wie funktionieren sie?
Sie brauchen zwar kein tiefgehendes technisches Verständnis der Lithium-Ionen-Technologie, um Ihr Handy mit Strom zu versorgen und Ihre Zähne sauber zu halten, aber ein Bewusstsein dafür, was im Inneren einer typischen Zelle vor sich geht, wird Ihnen helfen, das Beste aus diesen Batterien am Arbeitsplatz herauszuholen.
Was ist Lithium-Ionen? Eine kurze Geschichte
Lithiumbatterien werden bereits seit Anfang 1900 entwickelt, aber erst in den 1970er Jahren wurden sie wirklich kommerziell nutzbar. Diese ersten Zellen waren nicht wiederaufladbar, und bei den Versuchen, Lithiumbatterien zu entwickeln, die immer wieder aufgeladen werden konnten, traten die mit der Verwendung von Lithium verbundenen Beschränkungen zutage, nicht zuletzt die Gefahr eines Kurzschlusses der Batterie.
Dies hatte ziemlich gefährliche Auswirkungen, da es zu einem thermischen Durchgehen kommen konnte. 1991 wurden die Batterien in Japan in großem Umfang zurückgerufen, nachdem jemand durch eine solche Batterie verletzt worden war.
Um dieses Problem zu umgehen, begann man mit der Erforschung von nichtmetallischen Alternativen, die Lithium-Ionen verwenden. Diese Lösung war zwar nicht risikofrei, aber wesentlich stabiler, und im selben Jahr, in dem so viele Lithiumbatterien vom Markt genommen wurden, wurden die ersten brauchbaren Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ionen) für den kommerziellen Einsatz zugelassen.
Was ist eine Lithium-Ionen-Batterie?
Im Gegensatz zu ihrem reinen Lithium-Vorgänger ist die Lithium-Ionen-Batterie wiederaufladbar. Dies machte sie natürlich zu einem sehr attraktiven Batterietyp mit weit verbreiteten Anwendungen in verschiedenen Branchen.
Da sie leicht und zuverlässig sind und in sehr kleinen Größen hergestellt werden können, sind Lithium-Ionen-Batterien zu einer alltäglichen Energiequelle für eine Vielzahl elektronischer Geräte geworden, von den bereits erwähnten Smartphones, Laptops und Haushaltsgeräten bis hin zu allen Arten von Elektrofahrzeugen und sogar Energiespeichersystemen im Netz. Sie lassen sich schnell und relativ einfach aufladen und müssen nicht vollständig aufgeladen werden, bevor sie zum Einsatz kommen. (Es ist sogar ratsam, sie nicht vollständig aufzuladen, da eine Überladung mit einem erhöhten Risiko verbunden ist.)
Wie funktionieren Lithium-Ionen-Batterien?
Lithium-Ionen-Batterien enthalten in der Regel eine Anode, eine Kathode und einen Separator, der einen direkten Kontakt zwischen den beiden verhindert. Einfach ausgedrückt, verhindert dies einen Kurzschluss in der Batterie. Außerdem enthalten sie Elektrolyte und zwei Stromkollektoren (einen positiven und einen negativen).
Der tatsächliche Aufbau Ihrer Batterie kann je nach Marke und Hersteller variieren. In einigen Fällen ist zum Beispiel eine Polymerfolie auf molekularer Ebene mit dem Elektrolyten verbunden. In diesen Fällen muss die Zelle keinen Separator enthalten.
Wenn die Batterie in Betrieb ist, wandern die Lithium-Ionen durch den Elektrolyten zur Kathode. Durch die Bewegung der Lithiumionen entstehen in der Anode freie Elektronen, die eine Ladung im positiven Stromabnehmer erzeugen.
Der elektrische Strom fließt dann durch das betreffende Gerät zum negativen Stromabnehmer. Beim Laden der Batterie kehrt sich dieser Vorgang um (Lithiumionen werden von der Kathode abgegeben und von der Anode aufgenommen).
Wie lange halten Lithium-Ionen-Batterien ohne Aufladung?
Die Antwort auf diese Frage hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. von der Kapazität des Akkus, der Nutzung des Geräts und dem Alter des Akkus. Ganz allgemein kann man sagen, dass ein vollständig aufgeladener Lithium-Ionen-Akku je nach Verwendung zwischen 2 und 4 Tagen ohne Aufladen durchhält.
Wenn Sie sie jedoch für den Betrieb von Hochleistungsstaplern im 24/7-Lagerbetrieb verwenden, werden Sie feststellen, dass die Batterie viel schneller leer ist als das!
|
Es ist wichtig zu wissen, dass Ihre Batterie nicht nur während des Betriebs ihre Ladung verliert. Wenn Sie den Akku über einen längeren Zeitraum nicht benutzen, wird er ebenfalls entladen. Es wird empfohlen, den Akku regelmäßig aufzuladen, um eine optimale Leistung und Langlebigkeit zu gewährleisten - nur nicht so viel, dass Sie ihn überladen. Wie bereits erwähnt, führt das zu allen möglichen anderen Problemen. |
Lithium-Ionen-Batterie vs. Bleisäure
Die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien hat die Art und Weise, wie wir Energie nutzen und speichern, revolutioniert und bietet im Vergleich zu herkömmlichen Blei-Säure-Batterien eine effizientere und zuverlässigere Option. Doch viele Unternehmen schwören noch immer auf ihre Blei-Säure-Zellen. Wie lassen sich die beiden vergleichen?
- Erstens haben Li-Ionen-Batterien eine höhere Energiedichte als Blei-Säure-Zellen. Das heißt, sie können mehr Energie auf kleinerem Raum speichern.
- Zweitens haben sie eine längere Lebensdauer, können öfter wieder aufgeladen werden und leiden nicht unter dem Memory-Effekt wie Blei-Säure-Batterien.
- Letztlich sind Lithium-Ionen-Batterien leichter und kompakter als Blei-Säure-Batterien, was sie ideal für tragbare Geräte wie Smartphones und Laptops macht.
Trotz ihrer weiten Verbreitung sind Lithium-Ionen-Batterien immer noch mit Problemen wie Sicherheitsbedenken konfrontiert, und ihre Auswirkungen auf die Umwelt haben sowohl positive als auch negative Aspekte. Die laufende Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung ihrer Leistung und die Steigerung ihrer Nachhaltigkeit.
Sie sind in der Regel teurer als Blei-Säure-Batterien, sowohl in der Anschaffung als auch bei der Installation. Sie sollten in spezielle Lagerlösungen investieren, um Ihre Mitarbeiter und Ihren Arbeitsplatz vor der Gefahr eines Feuers oder einer explodierenden Batterie zu schützen (und um Ihre empfindlichen Batterien vor äußeren Einflüssen zu schützen, die sie beschädigen könnten, wie z.B. Hitze).
Außerdem müssen sie verantwortungsvoll entsorgt werden, obwohl dies auch für Blei-Säure-Batterien gilt.
Wenn Sie es sich leisten können, sind Li-Ionen-Batterien aufgrund ihrer höheren Energiedichte, längeren Lebensdauer und geringeren Größe für die meisten Anwendungen die bessere Wahl.
Lesen Sie dazu: Was sind die Vor- und Nachteile von Lithium-Ionen-Batterien?
Könnten Lithium-Ionen Ihren Betrieb verbessern?
Vielleicht verwenden Sie bereits Lithium-Ionen-Batterien, vielleicht ziehen Sie sie aber auch zum ersten Mal in Betracht. Unabhängig davon, auf welcher Seite der Trennlinie Sie sich befinden, hat die Lithium-Ionen-Technologie das Potenzial, Ihnen zu helfen, mehr für weniger Geld zu tun. Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen dabei hilft, mehr Vertrauen in die Lithium-Ionen-Technologie zu gewinnen und Lithium-Ionen-Batterien in Ihrem Unternehmen verantwortungsvoller einzusetzen.
