Wie funktioniert eine Lithium-Ionen-Batterie?

Die Lithium-Ionen-Batterie wurde erstmals von Sony Energitech vertrieben und Anfang der 1990er-Jahre in Unterhaltungselektronik verbaut. Heute findet man sie in Smartphones, Elektrofahrrädern und Küchenwaagen. Ihre Funktionsweise beruht auf einem umkehrbaren chemischen Prozess, mit dem Strom erzeugt werden kann. Im Gegensatz zu früheren Blei-Säure-Akkumulatoren sind Lithium-Ionen-Akkus in der Lage, Dutzende Kilowattstunden an Energie zu liefern.

Ingenieure weltweit treiben die Entwicklung neuer Batterien voran, indem sie alternative Mineralien wie Natrium verwenden oder die derzeitige Technologie verbessern. Um den steigenden Bedarf an Lithium-Ionen-Akkus zu sichern und dadurch auch den weiteren Ausbau der E-Mobilität zu beschleunigen, hat Stellantis mit dem südkoreanischen Batteriegiganten LG Energy Solution ein Joint Venture für den Bau einer neuen Batteriefabrik in Kanada geschlossen.

Eine Lithium-Ionen-Batterie besteht aus zwei Elektroden, die in einer mit Salzen angereicherten, leitfähigen und wasserfreien Flüssigkeit schwimmen: dem Elektrolyten. Die Anode (der Minuspol) ist mit Graphit beschichtet, während die aus Kobaltoxid oder Eisenphosphat gefertigte Kathode (der Pluspol) die Lithium-Ionen enthält.

Sobald der Motor anspringt, fließen die Elektronen von der Anode zur Kathode und erzeugen elektrischen Strom. Die Lithium-Atome, die ein Elektron abgegeben hat, werden zu positiven Lithium-Ionen, nach denen dieser Batterietyp benannt wurde. Sie verlassen nun die Anode und gelangen in den Elektrolyten.

Sobald die Elektronen die Kathode erreichen, ändert sich die Polarität und das Gleichgewicht ist wiederhergestellt, wenn die positiven Lithium-Ionen aus dem Elektrolyten eintreffen, die von den negativen Ladungen der Elektronen angezogen werden. Auf diese Weise entlädt sich die Batterie. Beim Aufladen hingegen müssen die Elektronen den umgekehrten Weg gehen, das heißt, von der Kathode zur Anode.

Der größte Vorteil einer Lithium-Ionen-Batterie liegt darin, dass sie keinen Memory-Effekt hat. Wollen Sie den Akku aufladen, müssen Sie ihn also nicht erst vollständig entladen, sondern können Ihr Auto unabhängig vom aktuellen Ladezustand gleich an das Stromnetz anschließen. Die Selbstentladung der Batterie ist verschwindend gering, sodass Ihr Elektrofahrzeug jederzeit einsatzbereit ist und Sie keine zusätzliche Zeit zum Aufladen einplanen müssen.

Ein Lithium-Ionen-Akku kann eine große Anzahl an Ladezyklen problemlos bewältigen, erfordert keine besondere Wartung und ist recycelbar. Einige bezeichnen diese Technologie auch als schadstoffarm. Ein weiterer großer Vorteil besteht in der Materialzusammensetzung. Als eines der leichtesten Elemente überhaupt ist Lithium unverzichtbar, um das Gewicht des Fahrzeugs nicht zu erhöhen. 

Der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien hat jedoch auch Nachteile. An erster Stelle steht der relativ hohe Preis. Kritiker argumentieren, dass der Akku überhitzen und auslaufen kann, obwohl alle Modelle inzwischen mit Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet sind. Weiterhin unterliegen Lithium-Ionen-Akkus einem chemischen Abnutzungsprozess, egal, ob Sie das Auto fahren oder nicht. Gebrauchte Citroën-Modelle werden daher vor dem Weiterverkauf einem gründlichen Check unterzogen.

Es gibt einige Tricks, um die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie zu verlängern, sodass Ihnen immer die volle E-Reichweite Ihres Elektroautos zur Verfügung steht, Tag für Tag.

• Benutzen Sie das Fahrzeug regelmäßig und bemühen Sie sich um eine geschmeidige Fahrweise, damit sich die Batterie nicht zu schnell entlädt.
• Schließen Sie das Auto so oft wie möglich an die Steckdose an, auch wenn nur wenige Prozent der Batteriekapazität fehlen, und sorgen Sie stets für einen Ladestand von 20 bis 80 %. Dadurch wird die chemische Struktur des Akkus bewahrt und vorzeitiger Verschleiß vermieden.
• Langsame Ladevorgänge sind immer besser, da hier weniger Wärme erzeugt wird als beim Nachfüllen an Hochleistungs- oder Expressladestationen. Schon ein Temperaturanstieg um wenige Grad kann bei einer alternden Batterie zum Elektrolytverlust führen. Warten Sie daher immer ein paar Minuten, bevor Sie Ihr Fahrzeug wieder starten, damit sich der Akku abkühlen kann.