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Li-Ion-Mangan-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus werden ständig weiter entwickelt und in praktisch jeder Hinsicht leistungsfähiger. So steigt seit fast einem Jahrzehnt ihre Energiedichte um etwa 10% pro Jahr, die Anzahl der Ladezyklen wurde im gleichen Zeitraum etwa verzehnfacht und auch die Ladezeit konnte entscheidend verbessert werden. Besonders der Einsatz neuer Materialien aus dem höchst innovativen und dynamischen Sektor Nanotechnologie (im Wesentlichen durch die Vergrößerungen von Elektrodenoberflächen mit Hilfe von Nanokristallen) treiben die Kennzahlen von Li-Ion-Akkus unaufhörlich nach oben.

Durch die Verwendung neuer Kathodenmaterialien auf Mangan-Basis und dadurch stark gesenktem Innenwiderstand der Zellen konnte nun auch deren Hochstromfestigkeit ("Hochstromzellen") entscheidend verbessert werden.

Mangan als Elektrodenmaterial

Die erste Generation sekundärer Li-Ion-Zellen basierte auf Lithium-Cobaltoxid (LiCoO2) als Kathodenmaterial. Als Alternative bot sich aufgrund des geringeren Preises, besserer Umweltverträglichkeit sowie aus Sicherheitsaspekten Lithium-Manganoxid (LiMn2O4) als Nachfolger an.

Als vereinfachte Summenformel ergibt sich:

Neben geringer Selbstentladung, großem Temperaturbereich, einer Zyklenfestigkeit über 1.000 sowie der für Lithium-Ionen-Zellen allgemein typischen hohen Spannung weisen solche Zellen als besondere Vorteile auf:

Hochstromfestigkeit

Die Hochstromfestigkeit von Akkumulatoren ist besonders für den Powertool-Markt und Starterbatterien ein wesentliches Kriterium. So werden beispielsweise die Anlaufströme von Bohrmaschinen lediglich durch die Innenwiderstände der Zellen begrenzt. Li-Ion Hochstromzellen (Typ 18650 bzw. 26650) für Power-Packs können aufgrund eines deutlich geringeren Innenwiderstands bereits jetzt Peakströme bis 50 A und Dauerströme bis 30 A liefern.

Eigensicherheit

Hochstromzellen auf Mangan-Basis weisen eine hohe Eigensicherheit auf, da Mangan nicht mit Lithium reagiert. In vielen Fällen kann daher bei Akkupacks mit diesen Typen auf ein PCB ('Protection Circuit Board' - elektronische Schaltungen zur Überwachung von Unter- und Überspannung, Kurzschluss und Temperatur) verzichtet werden, was Gewicht und Kosten spart.

Einsatzgebiete

Li-Ion Hochstromzellen erschließen Einsatzgebiete für Akkumulatoren bzw. Akkupacks, die besonders hohe Peak- und Dauerströme erfordern, z.B. Powertools, Golf-Caddies, netzunabhängige Staubsauger und Fahrräder mit Hilfsmotoren.

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