WIE FUNKTIONIERT EIGENTLICH EIN AKKU?

akkuEin AKKU ist eine wiederaufladbare Energiezelle, genaugenommen eine Sekundärzelle. 

Anders als die Batterie welche eine Primärzelle darstellt die NICHT wieder aufgeladenw erden kann aufgrund der chmischen Zusammensetzung.

In der Folge schreibe ich nur vom AKKU, meine damit aber auch zum grossten Teil die Batterie.

In diesem Lithium Polymer Akku (LIPo) befindet sich eine geelartige Substanz. In der modernsten Art ist da nichts mehr flüssig oder geleeartig. Wir können gespannt sein. – Gut war ich da in der ETH Zürich, da hab ich viel erfahren zu diesem Thema.

Der Lithium-Polymer AKKU ist in der Lithium-Ionen-Akkufamilie angesiedelt, hat nur eben eine noch höhere Dichte und enthält also diese zwei verschiedenen Metalle.

Eine Batterie, die Primärzelle:
Jede Batterie hat einen Plus- und einen Minuspol, (daher GLEICHSTROM) die aus Metall bestehen. Metall setzt sich aus kleinsten beweglichen Teilen zusammen, den Elektronen. Elektronen sind negativ geladene Bestandteile von Atomen und Ionen. Diese verändern ihr Verhalten, wenn sie in Säure (die in der Batterie enthaltene Elektrolytflüssigkeit) getaucht werden. Ein Metall, z.B. Zink, hat überschüssige Elektronen. Das gegenüberliegende Metall, z.B. Kupfer, möchte diese gern aufnehmen. Verbindet man die Metallplatten nun mit einem Draht, setzen die Elektronen sich in Bewegung. Die Batterie produziert Strom, indem sie chemische Energie in elektrische umwandelt.

Ein Akku, die Sekundärzelle:
Ein Akkumulator, kann die Entladungsreaktion einer Batterie umkehren und ist dauerhaft, wenn auch nicht unbegrenzt, nutzbar.

 

Der in der heutigen Zeit besonders häufig genutzte Lithium-Ionen-Akku besteht an der negativen Elektrode (Minuspol) aus Graphit, in das Lithium eingelagert ist. Am Pluspol, der positiven Elektrode, befindet sich Lithiumcobaltdioxid. Ionen sind elektrisch geladene Atome, die bei positiver Ladung zum Minus-, bei negativer Ladung zum Pluspol streben. Lädt man den Akku, wandern die positiv geladenen Lithiumionen vom Plus- zum Minuspol. Wird nun ein elektronischer Verbraucher, etwa ein Handy, an den Akku geschlossen, setzen sich die Elektronen in Bewegung und verbinden sich mit den Ionen. Diese sind dann negativ geladen,, wandern zurück in das Graphit am Pluspol und sind für einen erneuten Ladevorgang bereit.

Der Memoryeffekt:
Der Memoryeffekt verursacht eine verringerte Akkuleistung. Grund für den Effekt ist, dass bestimmte im Akku enthaltene Stoffe Kristalle bilden. Wird ein Akku vor vollständigem Entladen erneut an die Steckdose geschlossen, vergrößern sich diese Kristalle und bewirken eine Verschlechterung des chemischen Vorgangs beim Entladen. Der Akku merkt sich sozusagen, welche Menge Energie benötigt wurde und stellt nur noch diese Menge zur Verfügung. Lithium-Ionen-Akkus kennen keinen Memoryeffekt, sie bilden keine oder nur geringe Kristalle, die ohne Wirkung bleiben.

Die negative Elektrode enthält meist Graphit, die positive eben aus Lithium-Metalloxyd.

  • Mittlerweile werden für beinahe alle Geräte die sogenannten Lithium-Ionen-Akkus verwendet. Egal ob Smartphone, Laptop oder Digitalkamera, überall befinden sich Lithium-Ionen-Akkus.
  • Bei dem Metall am Minuspol des Akkus handelt es sich hier um Graphit in das Lithium eingelagert ist. Am Pluspol befindet sich Lithiumcobaltdioxid.
  • Verbinden Sie den Akku mit der Steckdose, wandern die positiv geladenen Lithiumionen vom Pluspol zum Minuspol. Nutzen Sie den Akku in einem Gerät, werden die Elektronen von den Ionen aufgenommen.
  • Die negativ geladenen Ionen wandern anschließend zurück zum Pluspol und werden hier erneut geladen.
  • Dieser Prozess ist endlich. Nach zahlreichen Ladezyklen können nicht mehr alle Lithiumionen vollständig entladen werden. Deshalb nimmt die Laufzeit von Akkus auch je nach Nutzungsdauer innerhalb von ca. 2 bis 5 Jahren ab.
  • Elon Mask ist es wieder der eine riesengrosse Akkufabrik in den USA aufgebaut hat.

Das mit dem Periodensystem ist schon eine Weile her, daher die Tabelle hier.

Übrigens, das PSI, das Paul Scherrerinstitut hat auch am Wochenende auf für Diejenigen denen wir das mit der Physik schmackhaft haben machen können.

Ab und zu kann man von unsachgemässen Behandlungen und Explosionen von solchen Akkus lesen…

akkuladegeraetDas Akku-Ladegerät welches ich für meine Modellflieger nutze hat die Möglichkeit die Anzal Zellen und die Kapazität anzugeben, so kann das Ladegerät die bestmögliche Ladung ausrechnen und stellt dann automatisch ab wenn die Zellen voll geladen sind.

Auf dem Schiff habe ich ein ähnliches Gerät. Dieses gewährt mir die Sicherheit, dass die beiden Akkus (Einer ist für die Verbraucher, der Andere zum Starten eingesetzt) die fälschlicherweise Batterien genannt werden, auch im Frühjahr noch „voll Saft“ sind.

Eine zyklische Ladung von wenigen mA genügt da vollends.

Ladung:
Man kan sich eine Ladung etwa so vorstellen als wie wenn ganz viele Menschen den Saal das KKL füllen würden die kein Billet haben.
Elektronen stellen sinblildlich die Menschen dar, das KKL (Kultur und Kongresszentrum Luzern) den Akku der geladen werden muss.
Wenn die Türen zum KKL geöffnet werden, so strömen die Menschen in grossen Scharen herein und der Saal füllt sich schnell. Genauso ist das beim Akku-laden. Wenn man den leeren Akku am Ladegerät anschliesst, so füllt sich dieser rasch. Je länger die Türen des KKL geöffnet sind, desto länger dauerst es, bis der letzte Besucher einen Plaz findet. Dieser letzte Besucher muss sich durch alle Reihen von Stühlen kämpfen.
Genau so muss sich das arme Elektron durch den Akku, das Gelee kämpfen um einen noch freien Platz zu finden.

Beobachten Sie dich mal, wenn Sie Ihr Mobilgeärt, Notebook oder so am Ladegerät /Trafo) anschliessen, wie sich diese Ladung verhält. Die ersten ca. 20% sind rasch geladen, dann dauerts länger und länger.

Das Periodensystem im Überblick:

Etwas zur Dichte:

Entsorgung:
Heute stellt die fachgerechte Entsogung von Akkus nach wie vor eine grosse Herausforderung dar. Ein Elektro-Bike ist also per se gar nicht so „grün“. Doch das wird den willigen Käufern nicht gesagt.

Etwas in die Zukunft gesehen:
Tesla (Elon Mask) hat sich gegen die ganze Auto-Welt quergestellt mit seinen Ideen und Berechnungen.

Der Erfolg den er mit TESLA; SPACE-X etc. hat zeigt dass er auf dem richtigen Weg ist.

 

– …

Tesla hat sich gegen die ganze Welt quergestellt mit seinen Ideen und Berechnungen. Wie so eine Teslafahrt aussehen kann hier. Im Dunkeln und freihändig…

– In der Zukunft werden wir wohl vor allem auf dieser Basis unsere Energei speichern, der TESLA-Vater hat ein interessantes Buch geschrieben, welches ich an einem einzigen Wochenende gelesen habe, so spannend war dieses.

Ein paar Youtube Videos für besonders Interessierte :

Bericht noch in Bearbeitung

 

Bericht Marco, HB9ZCW November  2016

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