Akkumulator

Energie für unterwegs

Ein Akkumulator (landläufig „Akku“ genannt) ist eine Batterie, die wieder aufgeladen werden kann. Dabei fließt Strom vom Ladegerät in den Akku, wo die elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt und so gespeichert wird. Kleine Akkus kennt man zum Beispiel vom Handy, sie stecken in MP3-Playern oder Notebooks. 

Auch die Autobatterie ist in Wirklichkeit ein Akkumulator („Bleiakku“), der von der Lichtmaschine aufgeladen wird, wenn der Wagen fährt. Bei Elektrofahrzeugen ist der Akkumulator ganz besonders schwer und teuer – er muss schließlich mehr oder minder den Tank ersetzen. Trotzdem kommen die meisten heutigen Elektrofahrzeuge mit einer Akkuladung nur etwas über 100 Kilometer weit, dann muss nachgeladen werden.

Prinzip der Aufladung

In elektronischen Geräten sind Lithium-Ionen-Akkus heute weit verbreitet, weil sie zu den leistungsstärksten Akkus gehören. Sie haben oft eine Kathode (positive Elektrode) aus Lithium-Cobalt-Dioxid und eine Anode (negative Elektrode) aus Graphit, einer bestimmten Form von Kohlenstoff. Die beiden Anschlüssen sind durch einen „Separator“ getrennt. Das ist eine dünne Membran aus einer Kunststoff-Folie, die Kathode und Anode voneinander isoliert, aber durchlässig ist für Ionen, also geladene Atome. Außerdem enthalten die Akkus eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit, den Elektrolyt. Er besteht aus organischen Lösungsmitteln, in denen Lithium-Salze gelöst sind. Wird nun zum Aufladen des Akkus ein Ladegerät angeschlossen, dann wandern positive Lithium-Ionen von der Kathode durch den Elektrolyten zwischen die Graphitschichten der Anode. 

Prinzip der Entladung

Beim Entladen wandern die Lithium-Ionen umgekehrt aus der Graphit-Anode über den Elektrolyten zurück in das Metalloxid der Kathode, während Elektronen im äußeren Stromkreis von der Anode zur Kathode fließen. Dabei leisten sie Arbeit in einem Verbraucher, etwa einem Handy.  Das geht aber nicht endlos so weiter: Im Lauf der Zeit verändert sich die Struktur der Elektroden, so dass der Akku immer weniger Energie speichern kann. Diesen Vorgang nennt man „Alterung“. Ein Lithium-Ionen-Akku hält besonders lang, wenn man ihn nie ganz entlädt, ihn auch nicht ständig voll aufgeladen hält und ihn nicht zu hohen Temperaturen aussetzt.