Was hat ein Lithium-Ionen-Akku?

Welche Geräte verwenden Lithium-Ionen-Batterien?

Lithium-Ionen-Batterien werden für fast alle elektronischen Geräte und elektronischen Fahrzeuge verwendet. Lithium-Ionen-Batterien sind zwar teurer als herkömmliche Alkalibatterien, haben jedoch eine viel längere Lebensdauer.

Herzschrittmacher

Alle implantierbaren medizinischen Geräte, einschließlich Herzschrittmacher, verwenden speziell für sie entwickelte Lithium-Ionen-Batterien. Sie werden als Lithium-Jodid-Batterien bezeichnet. Diese Arten von Li-Ionen-Batterien haben eine Lebensdauer von bis zu 15 Jahren oder sogar mehr, je nach Art der Arbeit, die sie ausführen werden.

Digitalkameras und Audiogeräte

Es gibt heute keine Digitalkamera auf dem Markt, die keinen Lithium-Ionen-Akku enthält. Entweder eine entfernbare oder eine eingebettete. Die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien in Digitalkameras hat die Anzahl der Fotos, die zwischen jeder Ladung aufgenommen werden können, dramatisch erhöht. Das Gleiche gilt für Audiogeräte und -rekorder. Heutzutage können Toningenieure den Ton in Videokonferenzen und Konzerten mit tragbaren Audiogeräten aufnehmen und verbessern, die bis zu 10 Stunden ununterbrochen verwendet werden können.

Smartphones und PDAs

Eine kleine Version der Lithium-Ionen-Batterien wird in allen Personal Digital Assistants (PDAs) und Smartphones verwendet. Es gibt jetzt Smartphones, die bis zu zwei Tage Bildschirmzeit halten können. Dies ist der enormen Entwicklung der Li-Ionen-Technologie im letzten Jahrzehnt zu verdanken.

Konventionelle und intelligente Uhren

Seit Lithium-Ionen bieten Batterien ihren Benutzern eine lange Lebensdauer. Viele Uhrenhersteller verwenden sie jetzt in ihren Uhren. Anstelle herkömmlicher Batterien werden 3-Volt-Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Darüber hinaus verfügen alle Smartwatches über Lithium-Ionen-Batterien. Mit Kapazitäten, die in einigen Fällen bis zu 45 Tage laufen können.

Es gibt natürlich immer mehr Geräte, die Lithium-Ionen-Batterien verwenden. Geräte wie Thermometer, Laserpointer, Hörgeräte, sogar Taschenrechner. Einige Experten gaben an, dass bis zum Jahr 2022 fast alle elektronischen Geräte Lithium-Ionen als Batterien verwenden würden.

Was steckt in einem Lithium-Ionen-Akku?

Lithium-Ionen-Batterien werden aus sogenannten Zellen hergestellt. Jede Zelle davon besteht aus drei Komponenten; eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und eine chemische Komponente, die als Elektrolyt zwischen der positiven und der negativen Elektrode bezeichnet wird.

Die positive Elektrode in der Zelle besteht aus Lithium-Kobalt-Oxid. Die negative Elektrode besteht aus Graphit. Die Elektrolyte sind wie Oxide und Sulfide. Der Elektrolyt muss eine lange Haltbarkeit haben und eine hohe Mobilität für Lithiumionen bieten. Der Elektrolyt kann flüssig, polymer und fest sein.

Wie funktioniert ein Lithium-Ionen-Akku?

Lithium-Ionen-Batterien haben den gleichen Arbeitsmechanismus. Wenn die Batterie geladen wird, gibt das Lithium-Kobaltoxid "die positive Elektrode" einen Teil seiner Lithiumionen ab, diese Ionen bewegen sich durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode "dem Graphit" und sinken dort ab. Die Batterie speichert während dieses Vorgangs Energie. Nach dem Ladevorgang und während des Entladens; Die Lithium-Ionen wandern wieder über den Elektrolyten von der negativen zur positiven Elektrode zurück, was wiederum Energie erzeugt, die das Gerät antreibt, an das die Batterie angeschlossen ist.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien verfügen Lithium-Ionen-Batterien über integrierte elektronische Steuerungen. Diese Steuerungen regeln das Laden und Entladen der Batterien. Diese Steuerungen verhindern eine Überladung und Überhitzung, die in einigen Fällen zur Explosion von Lithium-Ionen-Batterien führen kann.

Während des Lade- und Entladevorgangs in den Lithium-Ionen-Batterien fließen Elektronen in die entgegengesetzte Richtung der Bewegung der Ionen um den äußeren Stromkreis. Es ist wichtig zu beachten, dass Elektronen nicht durch den Elektrolyten selbst fließen. Der Elektrolyt ist effektiv eine isolierende Barriere und beeinflusst die Bewegung der Elektronen nicht.

Ionenbewegung im gesamten Elektrolyten und Elektronen, die sich in entgegengesetzter Richtung um den externen Stromkreis bewegen, sind zwei miteinander verbundene Prozesse. Wenn eine dieser Bewegungen stoppt, stoppt auch die andere. Wenn die Batterie vollständig entladen ist und sich keine Ionen mehr durch den Elektrolyten bewegen, bewegen sich die Elektronen gleichzeitig nicht mehr durch den äußeren Stromkreis. Aus diesem Grund verlieren Sie die Stromversorgung Ihres Geräts.

Die Entladung erfolgt mit hoher Geschwindigkeit, wenn das mit dem Lithium-Ionen-Akku betriebene Gerät eingeschaltet ist. Die Entladung erfolgt jedoch auch dann, wenn das Gerät ausgeschaltet ist. Das ist ein Nachteil für die Lithium-Ionen-Batterien.

Um zusammenzufassen, wie Lithium-Ionen funktioniert, ist es wie folgt:

· Während des Ladens fließen Lithiumionen im gesamten Elektrolyten von der positiven zur negativen Elektrode.

· Elektronen fließen auch von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode um den äußeren Stromkreis.

· Elektronen und Ionen verbinden sich an der negativen Elektrode und lagern dort Lithium ab.

· Wenn keine Ionen mehr fließen, ist der Akku vollständig aufgeladen und betriebsbereit.

· Während des Entladevorgangs fließen die Ionen durch den Elektrolyten zurück. Rückfluss von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode. Die Elektronen fließen von der negativen zur positiven Elektrode, jedoch im gesamten äußeren Stromkreis. Dieser Vorgang versorgt Ihr Gerät mit Strom.

Wenn alle Ionen in der Batterie zurückbewegt werden, ist die Batterie vollständig entladen und muss erneut aufgeladen werden.