Wie funktioniert eigentlich ein Akku?

Akku-Funktionsweise
Akkus im Innern

Das Internet der Dinge ist ohne Energieträger im Miniformat undenkbar. Innovative Technologien verbessern die Leistung der Stromspeicher und erhöhen den Komfort für den Anwender. Neuartige Ladetechnologien und verbesserte Reichweiten

sind notwendig, um die Akkus in Smartphones, Tablets und Notebooks an die wachsenden Anforderungen anzupassen. Wie die Energiespeicher funktionieren, darüber werden Sie hier informiert.

Akku versus Batterie – der entscheidende Unterschied

Ein Akkumulator, kurz Akku genannt, speichert die elektrische Energie aus dem häuslichen Stromnetz im Innenraum der Akkumulatorzelle als chemische Energie. Im Gegensatz zur Batterie lässt sich der Prozess unzählige Male umkehren: Ist ein Akku teilweise oder komplett entladen, ist die erneute Aufladung technisch sinnvoll und machbar. Batteriezellen besitzen die Eigenschaft nicht und sind für den Einmalgebrauch gedacht.

Im Rausch der Ladezyklen – im Dauereinsatz gegen den Einmalgebrauch

Der Akku ist für den dauerhaften Gebrauch konzipiert. Die Lebensdauer umfasst je nach Qualität und Bauprinzip eine beachtliche Vielzahl von Ladezyklen. Wie die Batterie besitzt der Akku zwei Elektroden, die negativ (Minuspol) und positiv (Pluspol) geladen sind. Zwischen dem Pluspol und Minuspol baut sich eine Spannung auf, die der Ladungsdifferenz der beiden Pole entspricht.

Spannung bis zur Erschöpfung

Beim Anschluss eines Gerätes liefert der Akku einen Gleichstrom und entlädt sich bei der Entnahme permanent. Der elektrische Strom fließt bei eingeschaltetem Gerät, solange bis der Akku entladen ist oder das Gerät ausgeschaltet ist. Im Verlauf der Entnahme fällt die Spannung der Energiezelle ab. Ist der für den Betrieb erforderliche Wert unterschritten, ist die Zelle aufzuladen oder gegen eine frische Einheit auszutauschen.

Stumme Helferlein im Hintergrund – Positronen und Elektronen

Im Hintergrund läuft ein chemischer Prozess ab. Unterschiedlich elektrisch geladene Ionen wandern zwischen den beiden Polen: Die positiv geladenen Elektronen (Positronen) bewegen sich vom Plus- zum Minuspol, die negativ geladenen Elektronenteilchen (Elektronen) in umgekehrter Richtung vom Minus- zum Pluspol der Akkumulatorzelle.

Kontrolle der Ionen – die Membran steuert

Eine Membran im Inneren verhindert den direkten Kontakt zwischen Positronen und Elektronen. Die Durchlässigkeit der Membranschicht in beide Richtungen ist die Voraussetzung zum Wiederaufladen des Akkus. Die Permeabilität der Membran ermöglicht den kontrollierten Ionenfluss zwischen den beiden Kammern im Innenraum.

Ohne Ladepausen, keine Energie – Ionen zurück auf die „Pole Position“

Die elektrische Energie beim Ladevorgang bewirkt die Umkehrung der chemischen Prozesse. Die elektrisch geladenen Ionen wandern erneut in die vorherigen „Startpositionen“. Sind alle Ionen auf ihren Plätzen, ist der Ladezyklus beendet. Der Akku ist startklar für den nächsten Entladungsvorgang.

No Memory – bei Akkus sinnvoll

Im Gegensatz zu alten Akkutechnologien besitzen die Lithiumhydrid-Akkus keinen sogenannten Memoryeffekt. Der Effekt basiert auf einer Kristallbildung, die unter bestimmten Bedingungen auftritt. Nicht komplett entladenen Akkus alter Bauart können bilden bei einem vorzeitigen Ladevorgang Kristalle aus, die sich mit jedem Ladevorgang vergrößern. Der Vorgang führte dazu, dass die Leistung des Akkus mit der Verwendungszeit drastisch reduzierte und ausgetauscht werden mussten.

Fazit

Die Technologie der Akkus verspricht auch in Zukunft immer bessere Leistungsraten. Ein Memoryeffekt mit Leistungsschwund ist bei Lithium-Akkus schon heute nicht zu befürchten.

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