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Kurz gesagt: In einem Lithium-Ionen-Akku wandern beim Laden Lithium-Ionen von der positiven zur negativen Elektrode und beim Entladen wieder zurück. Die Elektronen nehmen dabei den Umweg über den Stromkreis – das ist der nutzbare Strom.
Anders als eine Batterie verbraucht sich ein Akku nicht chemisch. Er verschiebt nur Material hin und her – und altert dabei trotzdem.
Der Aufbau
Vier Bauteile:
- Kathode – die positive Elektrode, meist ein Lithium-Metalloxid
- Anode – die negative Elektrode, üblicherweise Graphit
- Elektrolyt – eine leitfähige Flüssigkeit oder ein Gel dazwischen
- Separator – eine hauchdünne poröse Folie, die beide Elektroden trennt
Der Separator ist das kritischste Teil. Er lässt Ionen durch, aber keine Elektronen. Wird er beschädigt, kommt es zum Kurzschluss – der Grund, warum beschädigte Akkus brennen können.
Was beim Laden passiert
Das Ladegerät drückt Elektronen zur Anode. Damit der Ladungsausgleich stimmt, wandern gleichzeitig Lithium-Ionen durch den Elektrolyt von der Kathode zur Anode und lagern sich zwischen den Graphitschichten ein.
Der Akku ist voll, wenn die Anode keine Ionen mehr aufnehmen kann.
Was beim Entladen passiert
Der Vorgang läuft rückwärts. Die Ionen wandern zurück zur Kathode. Die zugehörigen Elektronen können den Separator nicht durchqueren und nehmen den Weg über den äußeren Stromkreis – durch das Handy, den Laptop, den Motor.
Genau diese Elektronenbewegung ist der nutzbare Strom.
Warum Akkus altern
Bei jedem Zyklus lagert sich an der Anode eine dünne Schicht ab, die einen kleinen Teil des Lithiums dauerhaft bindet. Diese Schicht wächst langsam – die Kapazität sinkt.
Beschleunigt wird das durch:
Hitze. Der größte Einzelfaktor. Ein Akku, der bei 40 Grad gelagert wird, altert deutlich schneller als bei 20 Grad.
Dauerhaft voller Ladestand. Bei 100 Prozent steht die Zelle unter Spannung. Deshalb bieten viele Geräte eine Ladebegrenzung auf 80 Prozent an.
Tiefentladung. Unter etwa 2,5 Volt je Zelle kann eine Zelle irreparabel geschädigt werden.
Schnellladen. Hohe Ströme erzeugen Wärme und belasten die Struktur.
Wie man ihn schont
Zwischen 20 und 80 Prozent halten, Hitze meiden, bei längerer Lagerung etwa halb geladen und kühl aufbewahren. Vollständiges Entladen ist bei Lithium-Ionen-Akkus nicht nötig – der Memory-Effekt betraf ältere Nickel-Cadmium-Zellen.
Häufige Fragen
Schadet Laden über Nacht?
Moderne Geräte schalten bei voller Ladung ab. Der dauerhaft hohe Ladestand ist der eigentliche Nachteil, nicht das Überladen.
Wie viele Ladezyklen hält ein Akku?
Typisch sind 500 bis 1.000 Zyklen bis auf etwa 80 Prozent der ursprünglichen Kapazität. Ein Zyklus ist eine volle Ladungsmenge, nicht ein Anstecken.
Warum gehen Akkus bei Kälte schneller leer?
Der Elektrolyt wird zäher, die Ionen wandern langsamer. Die Kapazität ist nicht weg – bei Erwärmung kommt sie zurück.
Wie entsorgt man Akkus?
Nicht im Hausmüll. Sammelstellen im Handel nehmen sie kostenlos zurück, beschädigte Akkus gehören gesondert gemeldet.
Quellen
Das passt dazu
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