Der Lithium-Ionen-Akkumulator…

…findet sich mittlerweile in praktisch jedem Haushalt wieder. Das allgegenwärtige Smartphone, der Laptop oder das Tablet sind praktisch alle mit einem Lithium-Ionen-Akkumulator ausgestattet. Private Stromspeicher oder riesige Anlagen, die ganze Städte mit Strom versorgen können sind auch mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren ausgestattet. Auch die Automobilindustrie hat die Technik für sich entdeckt. In reinen Elektromobilen oder in neuen, mit Wasserstoff betriebenen, Autos werden Lithium-Ionen-Akkumulatoren als Zwischenspeicher verwendet.

Woraus besteht ein Lithium-Ionen-Akkumulator?

Ein einzelner AkkumulatorEin Akkumulator, kurz Akku, ist ein elektrochemisches Element, dass in der Lage ist wiederholt elektrische Energie zu speichern und danach wieder abzugeben., wie man ihn zum Beispiel in einem Auto findet, besteht meist aus mehreren, miteinander verbundenen, elektrochemischen Zellen.

Eine einzelne Zelle hat nach außen hin einen Plus-Pol (auch Kathode) und einen Minus-Pol (auch Anode). Die Zelle selbst besteht aus vier verschieden Bausteinen: Jeweils eine Beschichtung an Plus- und Minus-Pol in denen sich Lithium-Ionen einlagern können ein Elektrolyt in dem Lithiumsalze gelöst sind und ein Separator (Trennschicht) der einen Elektronenfluss nicht zulässt, aber Lithium-Ionen nicht hindert.

In echt sehen Lithium-Ionen-Akkumulatoren natürlich anders aus, Anode und Kathode sind dünne Metallfolien mit einem Separator dazwischen. Diese drei Schichten werden dann, zum Beispiel wie im Bild, aufgewickelt.

Aber wie funktioniert das überhaupt?

Während des Entladevorgangs, also wenn eine Last am System anliegt, zum Bei-spiel ein Auto, wandern Elektronen von der Anode zu der Kathode. Zur selben Zeit fließen innerhalb der Zelle einfach positiv geladene Lithium-Ionen von der Anode, durch den Elektrolyten und den Separator, zu der Kathode, wo sich die Lithium-Ionen einlagern.

Wird der Akkumulator geladen läuft alles rückwärts ab. An der Anode sammeln sich, da eine Spannung von außen anliegt, Elektronen. Da die Lithiumionen bei den Lade- und Entladezyklen ständig zwischen Anode und Kathode hin- und herwandern, spricht man oft auch von Schaukelstuhl-Akkumulatoren.