Gerade im Bereich der Digitalisierung spielen Akkus eine entscheidende Rolle. So kommen die wiederaufladbaren Batterien zum Beispiel in Smartphones und Notebooks zum Einsatz und erlauben unter anderem eine effiziente Kommunikation. Bei solchen Modellen ist es wichtig, dass sie möglichst kompakt sind und ein geringes Eigengewicht besitzen. Zudem bringt die Elektrifizierung und Digitalisierung unseres Alltags neue Anwendungsfelder hervor, von denen die E-Mobilität gerade die populärste – aber auch die mit den größten Herausforderungen ist: Für E-Autos müssen spezielle Akkus entwickelt werden, die möglichst effizient arbeiten und leistungsstark sind.

Es gibt aber auch ganz klassische Anwendungsgebiete, aus denen Akkus nicht mehr wegzudenken sind. So kommen sie beispielsweise in Fernbedienungen oder Hörgeräten zum Einsatz oder sind in vielen Werkzeugen und Gartengeräten zu finden. Hierdurch werden die Nutzer unabhängig von Kabeln und können zum Beispiel bei der Gartenarbeit flexibel agieren. Gerade bei der Nutzung von Laubsaugern, Heckenscheren oder Kettensägen erweist sich das als nützlich.

Aber welche Batterietypen kommen hier zum Einsatz?

Lithium-Ionen-Akku – kompakt und leicht

Eine Stärke von Lithium-Ionen-Akkus ist ihre hohe Energiedichte. Sie können somit klein und kompakt gebaut werden, ohne dass sich hieraus Einschränkungen bei der Leistung oder der Geschwindigkeit ergeben. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Lithium-Ionen-Akkus eine geringere Selbstentladungsrate als andere Akku-Typen haben. Selbst wenn ein Gerät einmal über längere Zeit nicht verwendet wird, entlädt sich der Akku nicht so schnell. Wenn das Gerät dann wieder einmal zum Einsatz kommt, steht noch genügend Strom zur Verfügung.

Der sogenannte Memory-Effekt gehört bei dieser Akku-Technologie der Vergangenheit an. Die Akkus können jederzeit aufgeladen werden, selbst wenn sie noch nicht komplett entladen sind. Zu Einbußen bei der Kapazität kommt es hierdurch nicht. Des Weiteren haben solche Akkus eine deutlich bessere Umweltbilanz als andere Varianten. Diese Vorteile haben allerdings ihren Preis. So sind Lithium-Ionen-Akkus heute noch teurer als andere Akku-Technologien.

Nickel-Cadmium: jahrelang zuverlässig

Nickel-Cadmium-Akkus sind äußerst robust und langlebig. Bei richtiger Pflege können mit ihnen besonders viele Ladezyklen genutzt werden. Zur passenden Pflege gehört die richtige Form des Ladens. Bei dieser Akku-Technologie kann es nämlich zum sogenannten Memory-Effekt kommen. Das bedeutet, dass der Akku einen Ladezustand als leer definiert, obwohl eigentlich noch Kapazität zur Verfügung steht. Hierzu kommt es, wenn ein Nickel-Cadmium-Akku aufgeladen wird, noch bevor er vollständig entladen ist.

Diese Akku-Technologie kann bei Wind und Wetter eingesetzt werden. Deswegen kommt sie verstärkt bei Akku betriebenen Werkzeugen zum Einsatz. Die Selbstentladungsrate bei solchen Akkus ist recht hoch. Während der Lagerung geht beachtlich viel Energie verloren. Deswegen sollten solche Akkus vor der Lagerung komplett aufgeladen werden. Es empfiehlt sich, sie immer wieder einmal zum Einsatz zu bringen oder gegebenenfalls nachzuladen.

Nickel-Metall-Hybrid für längere Einsätze

Die Energiedichte dieser Akkus übersteigt die von Nickel-Cadmium-Akkus, reicht aber nicht an die von Lithium-Ionen-Akkus heran. Dennoch kann mit dieser Akku-Technologie angenehm lange am Stück gearbeitet werden. Ausgiebige Arbeitseinsätze sind somit kein Problem. Da auch hier ein Memory-Effekt auftreten kann, sollte der Akku vor dem Laden erst wirklich leer sein. Die Selbstentladungsrate dieser Akkus übersteigt die der bisher vorgestellten um Längen. Deswegen sollten längere Lagerungszeiten ohne Einsatz vermieden werden. Die in Nickel-Metall-Hybrid-Akkus verwendete Technologie ist umweltfreundlicher als die von Nickel-Cadmium-Akkus. Trotzdem ist auch hier eine sachgerechte Entsorgung unverzichtbar.

Hoffnungsträger Lithium-Polymer-Akku

Bei dieser Akku-Technologie handelt es sich um eine Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Akkus. Sie hat alle Vorteile ihrer Vorgänger und überzeugt gleichzeitig durch eine noch höhere Energiedichte. Somit ist es möglich, diese Akkus leicht zu halten. Das macht sie für alle Einsatzgebiete interessant, bei denen ein geringes Eigengewicht der Akkus wünschenswert ist. Gleichzeitig sind diese Akkus gut formbar. Sie lassen sich somit ohne Schwierigkeiten in eine gewünschte Form bringen und können bei Bedarf flach gehalten werden. Das macht sie für den Einsatz in technischen Geräten wie Notebooks interessant.

Foto: Daimler

Allerdings gehen mit solchen Akkus verschiedene Nachteile einher. So werden für das Laden spezielle Ladegeräte benötigt. Eine Kombination mit anderen Akku-Technologien ist folglich nicht möglich. Außerdem sind die Akkus in der Anschaffung deutlich teurer als andere Varianten. Entsprechend sollten sie nur für solche Anwendungen verwendet werden, in denen ihre speziellen Vorteile unverzichtbar sind und bei denen sich diese Investition lohnt.

Heutige Lithium-Ionen-Akkus speichern zu wenig Energie, verbrauchen zu viele Ressourcen und sind immer noch sehr teuer. Forscher fahnden fieberhaft nach Alternativen. Ein Wissenschaftler aus Bonn glaubt bereits am Ziel zu sein. Energiespeicher

E-mobil mit Lithium-Eisen-Phosphat

Dieser Akku-Typ kombiniert ein geringes Eigengewicht mit einer hohen Leistung und einer langen Lebenserwartung. Wegen dieser Eigenschaften werden solche Akkus vorrangig für den Antrieb von Elektrofahrzeugen eingesetzt. Hier muss schließlich eine größtmögliche Leistung erzielt werden, um die Reichweitenangst zu bezwingen, die viele Neulinge beim Umstieg auf die neue Antriebstechnik noch plagt. Außerdem wird das Laden von E-Autos durch solche Akkus besonders einfach. Grundsätzlich kommt bei diesen Akkus die gleiche Chemie zum Einsatz, die in Lithium-Ionen-Akkus Verwendung findet. Lithium-Cobaltdioxid wird in ihnen allerdings nicht mehr als Kathodenmaterial verbaut.

Neben der hohen Energiedichte zeichnet diese Akku-Technologie eine geringe Selbstentladung aus. Sie ist damit wie geschaffen für Einsatzgebiete, in denen eine hohe Mobilität und Flexibilität gefragt sind. Es ist ohne Weiteres möglich, solche Akkus zu lagern und eine Zeit lang nicht einzusetzen. Hinzu kommt, dass diese Akkus sehr sicher sind. Eine Brandgefahr besteht selbst bei den unterschiedlichsten Umwelteinflüssen nicht. Dafür sind Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus in der Anschaffung recht teuer und können nur mit speziellen Ladegeräten aufgeladen werden.

Aber wer, weiß. Vielleicht werden in den Forschungsabteilungen ja in naher Zukunft noch ganz andere Materialkombinationen gefunden, die zu einem „Super-Akku“ führen.

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