Lithium-Polymer-Akku

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Hinweis: Das Thema Lipo-Zellen in 1:87 Autos findet sich hier


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Lithium-Ionen-Akku

Ein Lithium-Ionen-Akku ist eine wiederaufladbare elektrochemische Spannungsquelle auf der Basis von Lithium. Daneben existiert auch noch die nichtwiederaufladbare Lithium-Batterie.

Der Akkumulator zeichnet sich gegenüber vielen anderen Akku-Varianten durch eine hohe Lebensdauer, ein geringes Gewicht, eine hohe Leistung und das völlige Fehlen des Memory-Effekts aus.

Dafür haben ältere oder qualitativ minderwertige Modelle die unangenehme Eigenschaft bisweilen zu explodieren oder zu schmelzen, besonders bei defekten Ladegeräten oder bei Kurzschluss der Pole des Akkus.

Ihr häufigstes Einsatzgebiet sind Mobiltelefone und Digitalkameras, aber auch in Camcordern, Laptops und dergleichen werden Lithium-Ionen-Akkus gerne eingesetzt.

Eine Lithium-Ionen-Zelle hat üblicherweise eine Nominalspannung von 3,6 Volt und eine Lade-Endspannung von 4,0 Volt. Li-Ionen-Akkus dürfen nicht mit einem herkömmlichen Ladegerät für NiMH- oder NiCd-Akkus geladen werden, weil die Zellen bei Überladung unbrauchbar werden und im Extremfall explodieren können. Bei Tiefentladung unter 2,6 Volt werden die Zellen ebenfalls unbrauchbar.

Ein noch modernerer Akku ist der Lithium-Polymer-Akku, der eine höhere Kapazität hat und dadurch kleinere Geräte oder längere Nutzungszeiten ermöglicht.

Je nach konkretem chemischen Aufbau zersetzen sich Lithium-Ionen-Akkus mehr oder weniger schnell selbst. Die Zersetzungsgeschwindigkeit steigt mit der Ladung und insbesondere mit der Temperatur des Akkus. Hersteller empfehlen eine Lagerung bei 15 °C und einem Ladestand von 40%. Der Ladestand ist deswegen nicht niedriger gewählt, damit die Zeit, bis der es zu einer selbstzerstörerischen Tiefentladung durch Selbstentladung kommt, möglichst lang ist. Aus diesem Grund wird auch empfohlen, einen gelagerten Akku etwa alle 6 Monate frisch auf 40% zu laden.

Die Entwicklung der Lithium-Ionen-Akkus ist immer noch nicht abgeschlossen. Aus diesem Grund unterscheiden sich die einzelnen Akkus oft erheblich in der Qualität, also zum Beispiel in der Kapazität nach längerer Zeit ab Produktionsdatum (bei sonst gleichen Bedingungen wie Temperatur, Ladestand, usw.)


Lithium-Polymer-Akku

Ein Lithium-Polymer-Akku (LiPo) ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher und eine Weiterentwicklung des Lithium-Ionen-Akkus.

Als Anode dient eine Lithium-Folie. Der Separator besteht aus Elektrolyt in einer Polymermatrix. Die Kathode besteht aus Metalloxid in einer Polymermatrix. Als Leitermaterial dient Metallfolie.

Metallisches Lithium hat mit -3.05 V den niedrigsten Wert in der Volta'schen Spannungsreihe, wodurch das höchste Potenzial zu jedem Kathodenmaterial gewährleistet ist. Die tatsächliche Spannung wird vom aktiven Anteil der Kathode bestimmt und kann zwischen 0.5 und 4 V liegen; die Nennspannung eines solchen Akkumulators liegt meist bei 3,7 V. Die feste Polymermatrix sorgt im Gegensatz zu Flüssigsystemen bei herkömmlichen Akkumulatoren für eine deutliche höhere Sicherheit.

Die verschiedenen Schichten eines Akkumulators müssen nicht mehr zu Zylindern gerollt oder zu quaderförmigen Paketen gestapelt werden. Stattdessen kann man den Akku wie eine flache Matte beliebiger Form ausbreiten. Auch mehrere Lagen sind möglich. Die Dicke einer solchen Zelle ist wie die Dickenverhältnisse der einzelnen Folien von der Anwendung abhängig. Die Schichten sind im Mittel etwa 100 µm dick. Das gestattet eine optimale Raumausnutzung in den Akkumulatoren von Notebooks, Mobiltelefonen und anderen Geräten.

Das feste Elektrolyt weist jedoch einen gravierenden Nachteil auf: Es liefert erst ab einer Betriebstemperatur von rund 60°C seine maximale Energie. In modernen Lithium-Polymer-Akkus kommt deshalb als Elektrolyt ein Gel zum Einsatz, das bereits bei Raumtemperatur seine volle Leistungsfähigkeit erreicht.

Durch seine besonderen chemischen Eigenschaften erreicht der feste Lithium-Polymer-Akku höhere Energiedichten als ein Li-Ion-Akku.

Technische Daten:

  • Energiedichte: ca. 140 Wh/kg (bis zu 180Wh/kg Stand April 2005)
  • Leistungsdichte: ca. 300 W/kg (bis zu 2100W/kg Stand April 2005)

Mit diesen Werten sind Lithium-Polymer-Akkus anderen Akkutypen überlegen. Wegen der hohen Herstellungskosten sind sie bisher nicht weit verbreitet. Aufgrund des hervorragenden Gewicht/Leistungs-Verhältnisses und der sich stetig verbessernden Belastbarkeit werden sie immer häufiger im Modellbau eingesetzt.

Lithium-Polymer-Akkus sollten bei Nichtgebrauch auf 50% bis 70% geladen werden.


(siehe auch http://www.modellbau-wiki.de/wiki/Diskussion:Lithium-Polymer-Akku zur Frage ob und wenn ja wie Regeneration von tiefentladenen Lipos möglich ist...)

Weblinks

Hinweis

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Lithium-Ionen-Akku aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.