Chemische Vorgänge im Akku!

Technik Elektronik & Elektrotechnik
1

Hallo,
ich bin mal an den grundsätzlichen Vorgängen in Akkus interessiert und wie man daraus die gängigen Empfehlungen für Akkupflege ableitet.

In den heutigen sind doch Li-Ionen-Akkus, die eigentlich keinen Memoryeffekt aufweisen(http://de.wikipedia.org/wiki/Memory-Effekt_%28Batter…). Wie leitet man also daraus ab, dass man auch diese Akkus immer vollständig entladen soll, um die Lebensdauer nicht zu verkürzen?

Akkus sollen auch immer im aufgeladenen Zustand gelagert werden.
Warum ist das so und gilt das auch für Li-Ionen Akkus?
Ich meine, wenn der Akku leer ist, dann haben doch die Verbindungen weniger Energie und können dann auch weniger zu irgendwelchem Zeug reagieren, was dann den Akku kaputt macht.

Welche Vorgänge in einem Li-Ionen Akku führen eigentlich dazu, dass er nicht ewig hält bzw. mit der Zeit verschleißt?

Vielen Dank
Tim

2

Hi,

Hier, eine kurze Übersicht zur Akkupflege:
http://www.computer-richter.de/tipps/akkupflege.html

nicki

3

Hallo,
also eine Erklärung fürs Altern hab ich gefunden, das sind oxidative Prozesse, die umso höher sind, ja größer die Energiedichte.
Das steht für mich im totalen Widerspruch dazu, dass man Batterien voll aufgeladen lagern soll.

Gibt es schädliche Prozesse, die ablaufen, wenn der Akkus fast leer gelagert werden würde?

4

Tach Tim!

In den heutigen sind doch Li-Ionen-Akkus, die eigentlich keinen Memoryeffekt aufweisen(http://de.wikipedia.org/wiki/Memory-Effekt_%28Batter…). Wie leitet man also daraus ab, dass man auch diese Akkus immer vollständig entladen soll, um die Lebensdauer nicht zu verkürzen?

Das ist Humbug. Der Abschnitt „Untersuchungen zum Memory-Effekt bei modernen Akkus“ des geposteten Wikiartikel ist nicht nur falsch sondern auch noch gefährlich formuliert. ZB wird bei „NiCd-, NiMH- und Lithium-Ionen-Akkus“ von einem Spannungsrückgang um 0,05V gesprochen. Das ist absoluter Blödsinn. Entweder diese Spannungsangaben beziehen sich auf LiIon-Akkus(was bei bis zu 4V zulässiger Zellspannung zu vernachlässigen wäre) oder auf Ni-Akkus(wo 0,05V Memory-Effekt lächerlich gering wären).

Was auch dubios wirkt ist, dass in der Angehängten Quelle nirgends die Rede von LiIon Akkus ist. Keine Testreihen, keine Refferenzen kein einziges Wort über LiIon-Zellen. Außer auf Seite 1 in der Einführung wird die Robustigkeit von Li-Zellen als geringer als die von Ni-Zellen deklariert.

Außerdem sollen diese Versuche von 2001 sein. Was mittlerweile auch schon wieder fast ein Jahrzehnt her ist.

Um das ganze mal klarzustellen:

  1. Memory-Effekt bedeutet, dass die Zellspannung absinkt. Das bedeutet keine verringerte Lebensdauer sonder ist lediglich ein reversibler Rückgang der Kapazität.
  2. Memory-Effekt ist schon bei NiMH-Akkus vernachlässigbar und bei Li-Akkus nicht mehr existent.
  3. Das Laptop und Handyhersteller dazu raten, das Gerät alle paar Zyklen vollständig zu entladen hat nichts mit Memory-Effekt oder Lebensdauerverlängerung des Akkus zu tun sonder ist eine Maßnahme um die Handyelektronik auf die Akkukapazität zu kalibrieren.
  4. …hängt die Akkulebensdauer maßgeblich und vorrangig von der Entladetiefe ab. Um so tiefer ein Akku entladen wird, um so stärker sinkt seine Lebensdauer. Das ist bei allen Akkutechnologien so.
  5. Die Ladezyklen eines Akkus geben so gut wie keine Auskunft über die verbliebene Lebensdauer eines Akkus. Sie gibt nämlich nicht an, wie tief de Akku entladen wurde. Erläuterung siehe Punkt 4. Das den Ladezyklen eine so große Bedeutung zukommt lässt sich auf eine fehlgeschlagene Amerikanische Studie zurückführen, die zur Folge hatte, dass jeder Laptopakku einen Zyklenzähler onboard haben muss.

Akkus sollen auch immer im aufgeladenen Zustand gelagert werden.
Warum ist das so und gilt das auch für Li-Ionen Akkus?
Ich meine, wenn der Akku leer ist, dann haben doch die Verbindungen weniger Energie und können dann auch weniger zu irgendwelchem Zeug reagieren, was dann den Akku kaputt macht.

Korrekt, Akkus sollten immer im geladenen Zustand gelagert werden. Zudem sollte das Milieu chemisch passiv sein. Sprich kalt und trocken, also kein Kühlschrank oder gammeliger Keller. Das geht tief in die Elektrochemie und ist letztlich einfach eine Erkenntnis, die man mit viel Fachliteratur wälzen auch begründen kann. Ich habe dafür jetzt nicht die Zeit.

Eine gute Abhandlung über Bleiakkus findet sich hier:
http://www.microcharge.de/index.php?option=com_conte…

Außerdem scheint die Arbeit zu „Tiefentladung von Batterien“ die der Wikiartikel als Quelle nennt recht brauchbar zu sein. Er bezieht sich halt nur auf Ni-Akkus:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/34643/Tief…

Thor

5

Ladeoptimum bei längerer Lagerung?
Hallo,
also ganz entladen darf man den Akku nicht lagern, weil sich dann gewisse Stoffe verklumpen könnten bzw. größere Kristalle bilden, die sich negativ auswirken.
Aber bei vollem Akku ist die Energiedichte auch sehr hoch, was wiederum zu schädlichen Prozessen führt.

Ich schließe daraus, dass es für jeden Akkutyp ein Optimum an Ladung geben sollte, bei dem man ihn lagert.
Aber komisch ist, dass man solch ein Optimum nirgends besonders empfohlen bekommt.
Aber stimmt doch, dass wenn man den Akku voll aufgeladen lagert auch nicht gut sein kann, oder?

6

Hallo!
Wo steht, dass man (alle?) Akkus voll geladen lagern soll?
Das gilt nur für Bleiakkus. Bei NiCd ist es sinnlos, weil die sich in relativ kurzer Zeit eh vollständig entladen. Für Lithium Akkus wird i.a. gesagt, dass sie bei ca. halber Kapazität gelagert werden sollen. Sie haben zwar eine sehr geringe Selbstentladung, dürfen jedoch nicht unter eine Mindestspannung abfallen, da sie sonst irreversible Schäden erleiden. Daher gibt man ihnen diese geringe Restladung mit ins Lager.
Es gilt aber auch, dass die Technologien ständig verbessert werden und eine 10 Jahre alte Erkenntnis heute nicht unbedingt noch stimmen muß.
Man denke nur an die neueren NiMH Zellen mit sehr geringer Selbstentladung.
Auch Lithium Zellen halten heute wesentlich länger als vor 10 Jahren. Damals waren Laptop Batterien nach ca. 2 Jahren Schrott, egal, wieviele Ladezyklen sie mitgemacht haben.
Gruß
Bernd

7

Moin,

ich bin mal an den grundsätzlichen Vorgängen in Akkus
interessiert und wie man daraus die gängigen Empfehlungen für
Akkupflege ableitet.

Als erstes lies mal hier:

Literatursammlung der BaSyTec GmbH
Fachaufsätze / Veröffentlichungen / Vorträge
http://www.basytec.de/literatur.htm

In den heutigen sind doch Li-Ionen-Akkus, …

Ein Memory-Effekt ist beim Li-Ion-Akku, praktisch nicht vorhanden,
das Nachladen kann deshalb jederzeit, bei jedem Ladungszustand erfolgen.
Ein kleiner Nachteil ist die Temperaturabhängigkeit einer solchen Zelle.
Die empfohlene Betriebstemperatur beträgt 5 - 30° C,
außerhalb dieses Bereichs ist die Kapazität dementsprechend geringer.

Wie leitet man also daraus ab, dass man auch diese Akkus immer
vollständig entladen soll, um die Lebensdauer nicht zu
verkürzen?

Das ist nicht ganz richtig formuliert.
Man sollte bei jedem Akku, egal mit welchem System, richtig zyklieren.

Das bedeutet, das die Akkuchemie eines Akkus,
nur eine bestimmte „max. Anzahl von Zyklen“ (Laden/Entladen) verträgt.
Gleichzeitig ist der Energieinhalt eines Akkus nur begrenzt nutzbar,
da die zulässige Entladungtiefe in Abhängigkeit von Akkuchemie,
zwischen 20% und 90% der Angabe in Ah beträgt.

Akkus sollen auch immer im aufgeladenen Zustand gelagert werden.

Richtig und auch die Lagertemperatur sollte dabei beachtet werden,
weil diese die Selbstentladung beeinflußt.

Warum ist das so und gilt das auch für Li-Ionen Akkus?

Ja !

Ich meine, wenn der Akku leer ist, dann haben doch die
Verbindungen weniger Energie und können dann auch weniger zu
irgendwelchem Zeug reagieren, was dann den Akku kaputt macht.

Könnte man sich so vorstellen, ist aber falsch!

Weil Tiefentladung jedem Akku schadet und deshalb vermieden werden sollte.

Wenn ein Akku leer, also die max. zulässige Entladungtiefe erreicht hat,
ist immer noch eine Restkapazität vorhanden.
Wird solch ein Akku jetzt nicht wieder aufgeladen, sondern gelagert,
entlädt er sich durch „Selbstentladung“ weiter.
Dadurch wird unweigerlich, die Fähigkeit „Ladungen“ zu speichern, zerstört.

Welche Vorgänge in einem Li-Ionen Akku führen eigentlich dazu,
dass er nicht ewig hält bzw. mit der Zeit verschleißt?

Die physikalisch-chemischen Vorgänge
in einem elektrochemischen Element sind im Detail
recht kompliziert und schwierig zu beschreiben.
http://www1.ict.fraunhofer.de/deutsch/scope/ae/ion.html
Ein Li-Ion-Akku fängt direkt nach der Herstellung an zu „altern“

Vielen Dank
Tim

"Wie laden - wann laden"
Zitat:

Akkus sind sofort für den Einsatz bereit (unter der Voraussetzung, 
dass sie geladen wurden) und können in einem angemessenen, 
breiten Temperaturbereich eingesetzt werden. 
Um die Akkus zu laden, jedoch, gibt es gewisse Einschränkungen, 
und der Anwender sollte die Vorgaben, 
über wie und wann geladen werden soll, berücksichtigen. 
**_Jede Akkuchemie hat ihre eigenen Ladeempfehlungen._**

http://www.batteryuniversity.com/partone-23-german.htm

mfg
W.