Geschichte der Lithium-Polymer-Batterie

Geschichte der Lithium-Polymer-Batterie

 12.05.2023

   Lithium-Ionen-Polymer-Batterien haben sich aus Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Elektrolyt der Lithiumsalze in Batterien von festen Polymeren wie Polyethylenglykol oder Polyacrylnitril getragen wird und nicht von organischen Lösungen, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden. Lithium-Ionen-Batterien bieten im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien die Vorteile geringerer Herstellungskosten, einer flexibleren Auswahl der Verpackungsform, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit. Der Nachteil besteht darin, dass die Ladekapazität gering ist. Lithium-Polymer-Batterien tauchten erstmals um 1995 in der Unterhaltungselektronik auf.

    Die heute produzierten kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien sind in einer elastischen Weichfolien-Laminatverpackung verpackt, was sich von zylindrischen Lithium-Ionen-Batterien mit Metallhartschalen unterscheidet. Die harte Hülle von Lithium-Ionen-Batterien muss Druck ausüben, um den Isolator und die Elektrode miteinander zu verbinden, während bei Lithium-Polymer-Verpackungen dieser Druck nicht erforderlich ist (die meisten tun dies nicht), da die Elektrodenplatten und Isolatoren übereinander gestapelt sind. Aufgrund des Verzichts auf eine Hartschale aus Metall kann dieser Akku im Vergleich zum Hartakku selbst sein Gewicht um 20 % reduzieren.

   Die Spannung von Lithium-Ionen-Akkus variiert zwischen 2,7 Volt (entladen) und etwa 4,23 Volt (voll geladen). Um ein Überladen zu verhindern, sollte die Spannung jeder Lithium-Ionen-Batterie bei Reihenschaltung auf 4,235 Volt oder weniger begrenzt werden.

   In der Anfangsphase der Entwicklung besteht bei Lithium-Ionen-Batterien das Problem eines hohen Innenwiderstands. Weitere Einschränkungen sind eine längere Ladezeit und eine geringere maximale Entladekapazität im Vergleich zu herkömmlichen Batterien. Im Dezember 2007 kündigte Toshiba ein neues Design an, das schneller laden könnte. Es wird erwartet, dass dieses Produkt die Marktstruktur bestehender Unterhaltungselektronik, Elektrowerkzeuge und Elektrofahrzeuge erheblich verändern wird, wenn es im Mai 2008 auf den Markt kommt. Neuere Entwicklungen haben zu einer Erhöhung des maximalen Entladestroms von etwa dem Doppelten der ursprünglichen Kapazität (in Amperestunden) auf das 65- oder sogar 90-fache, wodurch wiederum auch das Ziel des Schnellladens erreicht wurde.

    Lithium-Ionen-Akkus haben zudem eine längere Lebensdauer. In den letzten Jahren wurde behauptet, dass Batterien 1000 wiederholte Lade- und Entladezyklen durchlaufen können, bevor sie auf 80 % ihrer Kapazität zurückgehen, was besser ist als die 300–500 Zyklen von Lithium-Ionen-Batterien. Es wird jedoch betont, dass der 100-prozentige vollständige Entladungsverlust der größte ist. Laut den Wartungsanweisungen des Herstellers verlangsamt sich die Dämpfungsrate weiter, wenn jedes Mal nur 85 % der Entladung mit etwas Spielraum verbleiben, und kann unter solchen Nutzungsbedingungen mehr als 5000 Zyklen erreichen. Und ein anderer Typ von Lithiumbatterie: „Dünnschicht-Lithiumbatterie“ hat eine Zyklenkapazität von über 10.000 Zyklen.