Vorteile und Nachteile der Lithiumbatterien

Wenn man von Lithiumbatterien redet, weiß man nicht genau, wie diese korrekt verwendet werden sollen und man verwechselt die Anwendungsverfahren dieser modernen Lithiumbatterien (auch Lithium-Ionen-Batterien genannt) mit den alten und mittlerweile unüblichen Nickel-Batterien.

Die “Wartungsarbeiten”

Wenn man Lithiumbatterien benutzt, muss man als erstes daran denken, dass diese initialisiert werden müssen. Mit dem Wort „Initialisierung“ ist der vollständige Ladeprozess gemeint, den man ausführen soll, wenn man ein neues Gerät kauft. Um vollständig aufzuladen, braucht das Gerät zwischen fünf und sieben Stunden. Warum muss man ein neues Gerät initialisieren? Sehr einfach: Im Vergleich mit den alten Nickel-Batterien weisen die Lithiumbatterien keinen Speichereffekt auf, der zu einer Unwucht von höheren und niedrigeren Grenzen der Ladung führt, wenn man die Batterie nicht korrekt auf- und entlädt. Die Lithiumbatterien werden nie komplett entladen: Eine andere Art von Batterie mit geringer Kapazität sollte allerdings umgehend aufgeladen werden, um eine Beschädigung oder gar einen Funktionsverlust zu vermeiden. Nach der Initialisierung kann man die Lithiumbatterien je nach Bedarf aufladen, auch wenn sie nicht entleert sind oder sie von der Steckdose entfernen, auch wenn sie noch nicht voll sind aufgrund der Abwesenheit des Speichereffekts. Allerdings bedeutet das nicht, dass diese Batterien immer nur mit unvollständiger Ladung benutzen werden können: Nach einer Serie von unvollständigen Ladungen ist es ratsam, die leeren Batterien vollständig aufzuladen, um die einwandfreie Funktionalität des Geräts sicherzustellen. Diese Verfahren erlauben, die Batterien länger operativ zu behalten.

Pro und Kontra

Die Möglichkeit, die Lithiumbatterien in jedem Moment aufzuladen, auch wenn sie noch nicht komplett leer sind, bietet sicher einen großen Vorteil, aber dies ist nicht der einzige: Im Vergleich mit anderen Batteriesorten zeigen die Lithiumbatterien bei korrekter Verwendung eine höhere Effizienz und eine längere Laufzeit. Auch den Preis, der höher als der anderer Batterien ist, kann man besser herunterdrücken, dank der Laufzeit und der energetischen Einsparung; so kann man den Kauf einer Lithiumbatterie als Investition betrachten. Außerdem sind diese Batterien im Vergleich mit den Nickel- und Blei-Batterien ungiftig und besser für die Umwelt.

Hauptsorten von Lithiumbatterien

Was meint man genau, wenn man von Lithiumbatterien redet? Man könnte verschiedene Sorten von Batterien meinen, wie z.B. die Lithium-Polymer-Batterien, die Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die Lithium-Kobalt-Batterien, die Lithium-Manganoxid-Batterien und die Lithium-Titanoxid-Batterien. Alle bestehen zum Teil aus einem Elektrolyt bzw. einem Lithiumsalz. Was sie allerdings unterscheidet, ist das Material in der Kathode.

Man merkt, dass jeder Batterietyp verschiedene Merkmale hat, die sie bei verschiedenen Anwendungen mehr oder weniger nützlich machen.

Die Lithium-Eisenphosphat-Batterienzum Beispiel besitzen eine bessere thermische Stabilität, die höher ist, als die der anderen Batterien. Sie können zwei- bis dreitausend Mal aufgeladen werden, ohne ihre Eigenschaften zu verlieren. Deswegen benutzt man sie für die Akkumulatorsysteme und für die neusten Generationen von Fotovoltaikpaneelen.

Die am meisten angewendete Lithiumbatterie ist die Lithium-Kobalt-Batterie: Man benutzt diese im Allgemeinen für mobile Geräte, wie Laptops, Tablets und Smartphones. Zwar ist sie vielseitig einsetzbar, aber birgt ebenfalls die Gefahr, sich schnell zu erhitzen.

Die Lithium-Manganoxid-Batterien werden in Geräten eingesetzt, die in höheren Temperaturen funktionieren müssen, da ihre Leistung auch bei Hitze nicht nachlässt. Aber trotz des Vorteils eines niedrigeren Preises, haben sie den Nachteil einer niedrigeren energetischen Leistung im Vergleich zu den Lithium-Kobalt-Batterien.

Im Gegensatz zu den anderen Batterien befinden sich die Elemente der Lithium-Titanoxid-Batterien nicht in der Kathode, sondern in der Anode. Wie schon berichtet bestehen alle vorherige Batterien aus einer Kathode aus Grafit und einer Anode aus verschiedenen Elementen. In diesem Fall findet man in der Anode ein besonderes Element, das den Grafit ersetzt: Das Titanoxid. Es hilft dabei, die Gefahr, der Verbrennung der Grafitanode zu vermeiden.

Die Lithium-Polymer-Batterien unterscheiden sich von den anderen von ihrer Struktur her. Die normalen Batterien besitzen normalerweise das Lithiumsalz-Elektrolyt in einem organischen Lösemittel. In dieser besonderen Batteriesorte ist das Lösemittel in einem festen Polymer eingegliedert. Diese Lösung wurde gewählt, um nicht nur um eine bessere Leistung, sondern auch eine höhere Sicherheit zu generieren: Mit den flüssigen organischen Verbindungen sind die festen Polymere nämlich nicht zündfähig und vor allem verdampfen sie nicht mit zu viel Hitze.

Die Suche nach neuen Technologien

Die neuen technologischen Forschungen, die nach wie vor nach einer Verbesserung der Leistung und einer Verminderung von Defekten der Lithiumbatterien suchen, sind dabei, mit Lithium-Schwefel- und Lithium-Luft-Batterien zu experimentieren, die eine bessere Leistung als alle bisherigen benutzten Batterien erbringen sollen.

Schreibe einen Kommentar