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Vielseitig einsetzbare Lithium-Polymer-Batterien von Jauch.

Lithium-Polymer-Batterien

Lithium-Polymer-Batterien

Wenn Bauformen flexibel gestaltet werden sollen, sind Lithium-Polymer-Batterien die ideale Lösung. Sie sind in jeder Lithium Technologie erhältlich. Als Energiespeicher die erste Wahl für mobile Geräte.

Lithium-Polymer-Batterien

Technische Spezifikation
Nenn-Spannung 3.7 V nominal
Ladeschluss-Spannung4.2 V
Energiedichte100 – 160 Wh/Kg
Laderate (C-rate)0.5 – 1C typical
Entladerate (C-rate)0.2 C – 3 C
Zyklen Zahl300 - 1000
Temperatur Bereich-20°C ~ +60°C
Selbstentladung~ 3% / Monat

 

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Die Funktionsweise ist identisch mit den Lithium-Ionen-Batterien. Daher gilt das dort gesagte auch für die Lithium-Polymer-Batterien. Vorteilhaft ist die nahezu unendliche Zahl von Baugrößen aufgrund des Verzichts eines Stahlgehäuses. Anstelle dieses festen Gehäuses kommt eine kunststoffbeschichtete Aluminiumfolie zum Einsatz. Sehr dünne Zellen sind somit realisierbar.

Daher sind Lithium-Polymer-Zellen auch etwas leichter. Außerdem führt die Vielzahl der unterschiedlichen Größen zu großer Design-Freiheit des Endproduktes. Individuelle Maße sind bei verhältnismäßig geringen Stückzahlen möglich, so dass der für die Batterie vorhandene Raum optimal ausgenutzt werden kann. Der Nachteil ist die durch das fehlende feste Gehäuse höhere Empfindlichkeit der Batterie. Darauf ist bei der Benutzung des Akkus unbedingt zu achten, denn mechanische Beschädigung muss unbedingt vermieden werden.

Kritisch reagieren auch Lithium-Polymer-Zellen auf Überladung. Daher sind Lithium-Polymer-Batterien mit einer Schutzelektronik versehen, die den Akku vor Überladung schützt. Beim Laden sind ebenfalls nur Ladegeräte für diese Batteriechemie zu verwenden. Die Lithium-Polymer-Zellen werden auch Soft- oder Pouchcell genannt.

Wie eine Lithium-Ionen-Zelle besteht auch die Lithium-Polymer-Zelle aus einer Grafit-Elektrode (negativ) und einer Lithium-Metalloxyd-Elektrode (positiv). Das Lithium-Metalloxyd kann Mangan, Nickel oder Kobalt sein. Die Zusammensetzung hat Einfluss auf die Eigenschaften des Lithium -Akkus und ist je nach Hersteller und Güteklasse unterschiedlich. Die Nennspannung von Lithium-Ionen-Zellen ist abhängig vom Elektrodenmaterial und liegt bei 3,6 oder 3,7 Volt, die Ladeschlussspannung in der Regel bei 4,2 Volt. Die Elektroden werden durch einen Separator getrennt, um einen Kurzschluss zwischen den Elektroden zu verhindern. Der Separator ist für die Lithium-Ionen durchlässig. Die Kathode wirkt wie ein Schwamm. Sie kann so eine große Zahl von Ionen aufnehmen.

Inzwischen gibt es eine große Bandbreite, hauptsächlich an prismatischen Zellen. Die Kapazität eines Lithium-Akkus verringert sich selbst ohne Benutzung mit der Zeit, hauptsächlich durch Reaktion des Lithiums mit dem Elektrolyten. Die Zersetzungsgeschwindigkeit steigt mit der Zellspannung und der Temperatur. Eine Tiefentladung unterhalb 2,0 V kann den Akku dauerhaft schädigen. Zu empfehlen ist daher eine Lagerung bei Raumtemperatur und einem Ladezustand von 60 %, ein Kompromiss zwischen beschleunigter Alterung und Selbstentladung.

Da bei Kälte die chemischen Prozesse (auch die Zersetzung des Akkus bei der Alterung) langsamer ablaufen und die Viskosität der in Lithium-Zellen verwendeten Elektrolyte stark zunimmt, erhöht sich auch beim Lithium-Ionen-Akku bei Kälte der Innenwiderstand, womit die entnehmbare Leistung sinkt. Zudem können die verwendeten Elektrolyte bei Temperaturen um –25 °C einfrieren. Manche Hersteller geben den Arbeitsbereich mit 0–40 °C an. Optimal sind 18–25 °C. Aufgrund des weichen Gehäuses kommt es zu einer Zunahme der Dicke über die Zyklen (sog. Swelling), das ist beim Gehäusedesign mit einzuplanen.

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