Leicht, stark und stabil: Lithiumbatterien

Batterien sind wichtige Energiespeicher in der mobilen Stromversorgung und werden in verschiedenen Varianten eingesetzt. Bleibatterien sind derzeit die meistgenutzten Energieträger im Bereich Automotive. Der Trend geht jedoch – maßgeblich durch die rasante Entwicklung in der Elektromobilität beeinflusst – zu modernen Lithiumbatterien wie unserer XBU oder dem Lithium Power Pack. Hier sind die wichtigsten Fakten.

Lithiumbatterien - welche Typen gibt es?

Es gibt verschiedene Typen von Lithiumbatterien, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrem Einsatzgebiet unterscheiden. Dies sind die häufigsten:

Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion)

Lithium-Ionen-Batterien sind die am weitesten verbreitete Art von Lithiumbatterien und werden in einer Vielzahl von elektronischen Geräten eingesetzt, wie zum Beispiel in Mobiltelefonen, Laptops, Tablets und Kameras. Sie bieten eine hohe Energiedichte und eine geringe Selbstentladung. Li-Ion-Batterien sind wiederaufladbar und können hunderte von Lade- und Entladezyklen durchlaufen. Der bekannteste Typ ist NCA (Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid), der heutzutage als Standard in Automobilantrieben gilt und auch in unseren leistungsstarken Energy Units verbaut wird.

Lithium-Polymer-Batterien (Li-Po)

Lithium-Polymer-Batterien verwenden eine Gel- oder Polymer-Elektrolyt-Schicht anstelle des flüssigen Elektrolyten in Li-Ion-Batterien. Dies ermöglicht eine flexiblere Formgebung der Batterie, was sie für Anwendungen mit besonderen Formfaktoren geeignet macht, wie zum Beispiel dünne Smartphones oder gebogene Wearables. Li-Po-Batterien bieten ebenfalls eine hohe Energiedichte und eine geringe Selbstentladung.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4)

LiFePO4-Batterien sind bekannt für ihre verbesserte Sicherheit und Stabilität im Vergleich zu anderen Lithiumbatterien. Sie werden oft in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Leistung und eine gewisse Robustheit erfordern, wie zum Beispiel in Elektrowerkzeugen, Elektrofahrzeugen und Energiespeichern für Photovoltaikanlagen. LiFePO4-Batterien haben eine längere Lebensdauer und können eine größere Anzahl von Lade- und Entladezyklen durchlaufen. Die bekannte All-in-One-Lösung LPS II setzt auf diese Zellchemie.

Lithium-Titanat-Batterien (LTO)

Lithium-Titanat-Batterien sind eine weitere Art von Lithiumbatterien, die für ihre schnelle Ladezeit und lange Lebensdauer bekannt sind. Sie haben eine niedrigere Energiedichte als Li-Ion-Batterien, sind aber sehr leistungsfähig und können in Anwendungen eingesetzt werden, die eine schnelle Aufladung und hohe Leistung erfordern, wie zum Beispiel Elektrofahrzeuge und Energiespeichersysteme.

Lithium-Luft-Batterien (Li₂O)

Lithium-Luft-Batterien sind theoretisch sehr leistungsfähig und haben eine extrem hohe Energiedichte. Sie verwenden Sauerstoff aus der Luft als Reagenz, was zu großen Kapazitäten führt. Allerdings befinden sich Li₂O-Batterien noch in der Entwicklungsphase und es gilt noch einige technische Herausforderungen zu überwinden, bevor sie kommerziell eingesetzt werden können.

Vor- und Nachteile von Lithiumbatterien

Lithiumbatterien haben in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erlebt und sind zu einer der beliebtesten Energiequellen für alle Arten von Geräten und Fahrzeugen geworden. Sie bieten zahlreiche Vorteile, aber es gibt auch einige Nachteile, die man kennen sollte. 

Vorteile von Lithiumbatterien

• Hohe Energiedichte

Lithiumbatterien haben eine hohe Energiedichte, was bedeutet, dass sie viel Energie in einem relativ kleinen und leichten Format speichern können. Das macht sie ideal für tragbare Geräte wie Mobiltelefone, Laptops und Tablets und ermöglicht erst die heutigen Reichweiten in Elektrofahrzeugen.

• Geringe Selbstentladung

Im Vergleich zu anderen Batterietypen haben Lithiumbatterien eine geringe Selbstentladungsrate. Das bedeutet, dass sie ihre Ladung über einen längeren Zeitraum halten können, auch wenn sie nicht verwendet werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft für Geräte, die nicht regelmäßig benutzt werden.

• Schnelles Aufladen

Lithiumbatterien ermöglichen schnelleres Nachladen. Moderne Lithiumbatterien können in extrem kurzer Zeit aufgeladen werden, was die Wartezeit reduziert und neue Einsatzbereiche eröffnet.

• Lange Lebensdauer

Unter optimalen Bedingungen können Lithiumbatterien eine sehr lange Lebensdauer haben. Sie können bis zu mehreren Tausend Lade- und Entladezyklen durchlaufen, bevor ihre Kapazität spürbar abnimmt.

Nachteile von Lithiumbatterien

• Hohe Anschaffungskosten

Lithiumbatterien sind im Allgemeinen teurer in der Anschaffung als andere Batterietypen. Dies liegt zum Teil an den hohen Materialkosten und den speziellen Herstellungsverfahren sowie der enthaltenen Elektronik für die Überwachung. Betrachtet über die gesamte Nutzungsdauer können sich die Kosten allerdings relativieren.

• Begrenzte Verfügbarkeit

Obwohl Lithium als Rohstoff grundsätzlich weit verbreitet ist, gibt es immer noch eine begrenzte Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigem Lithium für die Batterieproduktion. Die erhöhte Nachfrage nach Lithiumbatterien kann zu Engpässen führen und die Preise weiter in die Höhe treiben.

• Sicherheitsrisiken

Lithiumbatterien können bei unsachgemäßer Verwendung oder Beschädigung Sicherheitsrisiken darstellen. Überhitzung, Kurzschluss oder mechanische Beschädigung können zu Bränden oder Explosionen führen. Moderne Lithiumbatterien sind daher mit verschiedenen Sicherheitsmechanismen ausgestattet, um dieses Risiko unter Kontrolle zu halten.

• Umweltauswirkungen

Die Entsorgung von Lithiumbatterien stellt eine Herausforderung dar, da sie giftige Substanzen enthalten. Werden sie unsachgemäß entsorgt, können diese Stoffe die Umwelt belasten. Daher ist eine Wiederverwertung der wertvollen Rohstoffe aus Kostengründen und Umweltgesichtspunkten unabdingbar. Die Entwicklung von effektiven Recyclingverfahren für Lithiumbatterien ist von großer Bedeutung und wird zukünftig noch wichtiger.

Zusammenfassend betrachtet bieten Lithiumbatterien eine leistungsstarke und effiziente Energiequelle für eine Vielzahl von Anwendungen. Gerade im Automotive-Bereich sind sie für alle Anwendungen, die bei geringem Platz- und Gewichtsbedarf hohe Anforderungen an die verfügbare Energiemenge stellen, zunehmend wichtiger.

Lithiumbatterien – ein Ausblick

Lithiumbatterien sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte und Langlebigkeit in vielen elektronischen Geräten und Elektrofahrzeugen weit verbreitet. Jede Art von Lithiumbatterie hat ihre eigenen Vor- und Nachteile und wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, abhängig von den spezifischen Anforderungen hinsichtlich Energiedichte, Leistung, Langlebigkeit und Sicherheit.

Die Weiterentwicklung und Forschung in diesem Bereich zielt darauf ab, die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Lithiumbatterien weiter zu verbessern, aber auch die Preise durch niedrigere Produktions- und Rohstoffkosten zu reduzieren.

In Anbetracht der rasant steigenden Mengen an Lithiumbatterien wird auch das Recycling und die Weiterverwendung von ausgedienten Lithiumbatterien immer wichtiger. Nur so wird langfristig der Bedarf an Rohstoffen für die Batterieproduktion gedeckt werden können und gleichzeitig Ressourcen so weit wie möglich geschont werden.

Haben Sie Fragen zu unseren Lithiumbatterien wie zur XBU, dem Lithium Power Pack oder anderen Lösungen im Bereich der mobilen Stromversorgung? Unser Vertriebsteam beantwortet sie gerne.

Wollen Sie mehr über Bleibatterien erfahren, dann finden Sie hier alle Infos: