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Lithium-Ionen-Akkus sind die leistungsfähigsten Energiespeichermedien, die es derzeit auf dem Markt gibt. Die Lithium-Akkus werden nicht nur in Kleingeräten wie Digitalkameras oder Tablets verwendet, sondern überzeugen als Batterietechnologie auch in Elektro-Fahrzeugen und elektrisch angetriebenen Flurförderzeugen.
Wie eine Lithium-Batterie funktioniert, welche Vor- und Nachteile sie bietet, was beim Laden und Lagern sowie beim Transport zu beachten ist und viele weitere Informationen rund um die Akkumulatoren lesen Sie in unserem Ratgeberbeiträgen zu Lithium-Ionen-Akkus.
Unsere Profi-Ratgeber zu Lithium-Ionen-Akkus
Transport von Lithium-Batterien – das sollten Sie beachten
Lithium-Ionen-Akkus lagern: Darauf sollten Sie achten
Aufbau von Lithium-Ionen-Akkus und ihre Funktionsweise
Lithium-Luft-Akku: die Zukunft der Batterietechnik?
Lithium-Ionen-Akku laden: So machen Sie es richtig
Akku-Kapazität messen bei Lithium-Ionen-Akkus
Lithium-Ionen-Akkus richtig entsorgen und recyceln
Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus
Lithium-Ionen-Akkus: Das Wichtigste in Kürze
- Lithium-Ionen-Akkus sind die derzeit leistungsfähigsten Energiespeicher auf dem Markt und finden breite Anwendung in der Elektromobilität, Unterhaltungselektronik, Elektrowerkzeugen, bei elektrischen Flurförderzeugen und der Energiespeichertechnik.
- Ihre wichtigsten Vorteile sind die hohe Energiedichte, eine lange Lebensdauer von bis zu 3000 Ladezyklen, das Fehlen eines Memory-Effekts und die Möglichkeit zur Zwischenladung.
- Als Nachteile gelten die Brandgefahr bei Beschädigungen, die Temperaturempfindlichkeit außerhalb des Optimalbereichs von 0 °C bis 35 °C, die umweltschädliche Rohstoffgewinnung und aufwendige Entsorgungsverfahren.
- Lithium-Akkus speichern elektrische Energie durch einen chemischen Prozess im Inneren der Batterie. Dieser entsteht durch die konstante Bewegung von ionisiertem Lithium zwischen den Elektroden.
- Aufgrund der Reaktionsfreudigkeit des Lithiums sind besondere Sicherheitsmaßnahmen bei Lagerung, Transport und Entsorgung erforderlich – gewerbliche Nutzer müssen zum Beispiel spezielle Sicherheitsschränke verwenden und Gefahrgutvorschriften beim Transport beachten.
Wo verwendet man Lithium-Ionen-Akkus?
Lithium-Ionen-Akkus haben sich zu einer der wichtigsten Batterietechnologien unserer Zeit mit hervorragenden Eigenschaften entwickelt und werden daher in zahlreichen Bereichen eingesetzt:
- Anwendung in der Elektromobilität: Eine kompakte Lithium-Ionen-Batterie treibt die Motoren von Fahrzeugen wie Elektro-Autos, E-Scooter oder E-Bikes an.
- Unterhaltungselektronik: Handys, Tablets, Digitalkameras, Laptops oder Spiel- und Gamingprodukte – sie alle enthalten Lithium-Ionen-Akkus.
- Elektrische Werkzeuge und Elektrogeräte in Haushalt und Industrie: Elektrowerkzeuge für Werkstatt, Garten und Industrie werden von Lithium-Akkus angetrieben, die häufig als praktische Wechselakkumodelle verkauft werden. Auch Reinigungsgeräte wie Staubsauger oder Scheuersaugmaschinen arbeiten mit der Energie einer Lithium-Batterie.
- Moderne Flurförderzeuge: Auch im Bereich der Flurfördertechnik und Intralogistik hat sich der Lithium-Ionen-Akkumulator durchgesetzt. Hiermit werden zum Beispiel Elektro-Hubwagen und sogar Elektro-Stapler angetrieben. Die Technologie überzeugt bei diesen Anwendungen unter anderem damit, dass sie einen emissionsfreien Einsatz auch in Lagerräumen ermöglicht und jederzeit zwischengeladen werden kann. So sind maximale Einsatzzeiten möglich.
- Energiespeichertechnik: Lithium-Ionen-Akkus sind auch in der Speicherung von Energie eine bewährte Technologie. Sie werden unter anderem in Solar-Anlagen für private und gewerbliche Zwecke eingesetzt.
Lithium-Ionen-Akku: Vor- und Nachteile
Ein Lithium-Ionen-Akku ist durch technische Anpassungen und Weiterentwicklungen mittlerweile ein Energiespeicher mit vielen wichtigen Vorteilen gegenüber anderen Batterietechnologien für Elektromobilität und Intralogistik. Auch wird die Lithium-Batterie permanent weiterentwickelt, um die noch bestehenden Nachteile zu verringern. Die Vor- und Nachteile von Lithium-Ionen-Akkus in der Übersicht:
| Vorteile Lithium-Ionen-Akkus | Nachteile Lithium-Ionen-Akkus |
|---|---|
| Breites Einsatzspektrum: Vom Smartphone bis zum Elektrofahrzeug können Lithium-Ionen-Akkus in nahezu allen elektronischen Geräten eingebaut werden. | Brandgefahr: Lithium ist sehr reaktionsfreudig – ein beschädigter Lithium-Akku kann überhitzen, sodass eine Brandgefahr von ihm ausgeht. |
| Lange Lebensdauer: Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus kann bei einem fachgerechten Umgang bis zu 3000 Ladezyklen betragen. | Temperaturempfindlichkeit: Die beste Einsatztemperatur für Lithium-Ionen-Akkus liegt zwischen 0 °C und +35 °C. Außerhalb dieses Bereichs nehmen sowohl Leistung als auch Lebensdauer ab. Moderne Batteriesysteme verfügen deshalb oft über Heiz- oder Kühlsysteme, um die Temperatur im optimalen Bereich zu halten. |
| Große Stromstärke: Ein Lithium-Akku kann besonders hohe Stromstärken bereitstellen. Dadurch kommt er auch für energieintensive Anwendungen wie in Elektrowerkzeugen oder Elektrofahrzeugen in Frage. | Umweltverträglichkeit bei der Rohstoffgewinnung: DieGewinnung der verbauten Rohstoffe wie Kobalt, Aluminium und Lithium ist aktuell noch umweltschädlich. Sie verursacht einen hohen Wasserverbrauch, Verschmutzungen durch Giftstoffe und tiefgreifende Eingriffe in Landschaften und Ökosysteme. In vielen Abbau-Regionen finden die Arbeiten zudem unter ausbeuterischen Bedingungen statt. Mit der Entwicklung einer recyclingfähigen Batterietechnik, wie sie aktuell durch die Batterieverordnung der EU gefördert wird, kann mit Lithium-Ionen-Batterien jedoch in der Zukunft eine Kreislaufwirtschaft erreicht werden. |
| Hohe Energiedichte: Ein wichtiger Vorteil ist die hohe Energiedichte der Lithium-Akkus: Sie können drei- bis viermal so viel Energie speichern wie ein Nickel-Kadmium-Akku (NiCd-Akku) derselben Größe – und das bei kompakter Bauweise. Mehr dazu hier: Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus | Entsorgung und Recycling: Die hochreaktiven Bauteile einer Lithium-Batterie sind als Sondermüll klassifiziert, die entsprechend entsorgt werden müssen. Derzeit existiert noch kein etabliertes Recyclingverfahren, um alle enthaltenen Rohstoffe schadstoffarm und in hoher Qualität wiederzugewinnen. |
| Geringere Selbstentladung: Im Gegensatz zu Blei-Säure-Batterien ist die Selbstentladung von Lithium-Ionen-Akkus sehr niedrig: Der Ladezustand der Batterien verringert sich bei korrekter Lagerung pro Monat nur um 1 bis 2 Prozent. | |
| Kein Memory-Effekt: Bei diesem Batterietyp gibt es keinen oder nur einen sehr geringen Memory-Effekt, sodass die Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie über die gesamte Lebensdauer relativ konstant bleibt. Mehr dazu hier: Akku-Kapazität messen bei Lithium-Ionen-Akkus | |
| Keine Tiefentladung: Eine integrierte Steuertechnik verhindert üblicherweise die Tiefentladung der Lithium-Ionen-Akkus – und damit irreparable Schäden an der Batterie. | |
| Zwischenladungen möglich: Lithium-Ionen-Akkus können jederzeit zwischengeladen werden, auch wenn der Akku noch nicht entleert ist. Hierbei kann die Zwischenladung vollständig oder auch nur teilweise stattfinden, ohne dass die Lithium-Ionen-Batterie dadurch geschädigt wird. |
Wie funktionieren Lithium-Ionen-Akkus?
Das Wirkprinzip von Lithium-Ionen-Akkus ist sehr einfach: Die elektrische Energie wird in der Lithium-Ionen-Batterie durch einen chemischen Prozess gespeichert und für den Antrieb von Endgeräten wie zum Beispiel einem Lithium-Ionen-Hochhubwagen nutzbar gemacht.
Wesentlich ist hierfür die konstante Bewegung von ionisiertem Lithium zwischen den Elektroden des Akkus. Der Lithium-Ionen-Fluss gleicht den externen Stromfluss beim Laden und Entladen der Lithium-Akkus aus, sodass die Elektroden selbst elektrisch neutral bleiben.
Ein integriertes Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht dabei kontinuierlich Spannung, Temperatur und Ladezustand, um Sicherheit und optimale Leistung zu gewährleisten.
Im Detail nachlesen: Aufbau von Lithium-Ionen-Akkus und ihre Funktionsweise
Was ist beim Umgang mit Lithium-Ionen-Akkus zu beachten?
Um die Lebensdauer des Lithium-Ionen-Akkus zu verlängern und schwerwiegende Schäden zu vermeiden, müssen sowohl bei der Lagerung als auch beim Aufladen ein paar einfache, aber wichtige Hinweise beachtet werden:
- Das in den Akkus enthaltene Lithium ist sehr reaktionsfreudig und reagiert beim Kontakt mit Wasser. Auch bei zu hohen Umgebungstemperaturen kann es instabil werden. Übersteigt die Zelltemperatur dann 70 °C kann es zu einem thermischen Runaway kommen, wobei der Lithium-Akku sich entzündet und brennt.
- Daher ist es wichtig, die Lithium-Ionen-Batterie in einer trockenen Umgebung, außerhalb von Wärmequellen und brennbaren Stoffen sowie nur mit gesicherten Batteriepolen zu lagern und zu laden.
- Da Lithium-Ionen-Akkus gemäß VdS-Richtlinie 3103 als Gefahrstoffe bewertet werden, müssen sie im gewerblichen Bereich zudem in entsprechenden Akku-Sicherheitsschränken gelagert werden. In Kombimodellen oder in speziellen Akku-Ladeschränken laden Sie die Akkumulatoren sicher und praktisch auf.
Mehr zu den Themen lesen Sie hier:
Was ist beim Transport von Lithium-Ionen-Akkus zu beachten?
Der Transport von Lithium-Ionen-Akkus birgt Sicherheitsrisiken – etwa durch mechanische Beschädigungen oder extreme Temperaturen. Das gilt vor allem für defekte Lithium-Akkus. Daher unterliegen die Akkumulatoren als Gefahrgut der Klasse 9A strengen Vorschriften – je nach Transportweg unter anderem den Vorgaben der ADR und den UN-Vorgaben zum Transport gefährlicher Güter. Zudem gelten besondere Kennzeichnungs- und Verpackungsbestimmungen, z. B. von Lager- und Transportbehältern für Lithium-Ionen-Akkus.
Ob eine UN-Prüfung erforderlich ist, welche Verpackungsvorschriften gelten und wann eine Verbringungsgenehmigung des BAM nötig wird: Die Regelungen sind komplex und hängen von Faktoren wie Energiegehalt (100 Wh-Grenze), Transportweg und Zustand der Lithium-Batterie ab. Verstöße können nicht nur Bußgelder nach sich ziehen, sondern auch den Versicherungsschutz gefährden.
Details zum Transport, einer Checkliste zur Verpackung sowie zum Prüfbericht erfahren Sie hier: Transport von Lithium-Batterien – das sollten Sie beachten
Wie Lithium-Ionen-Akkus entsorgen?
Ist das Ende der Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus erreicht oder sind die Batterien irreparabel beschädigt, müssen sie ordnungsgemäß entsorgt werden. Gleichzeitig enthalten die Energiespeicher wertvolle Rohstoffe, die durch fachgerechtes Recycling zurückgewonnen werden können.
- Wo entsorgen? Bei Wertstoffhöfen, im Fachhandel, per Herstellerrücknahme oder in GRS-Sammelboxen können alte Lithium-Ionen-Akkus kostenfrei abgegeben werden. Gewerbliche Nutzende können individuelle Rückgabevereinbarungen treffen.
- Besondere Regeln: Kleine Akkus unter 500 g können nach der Abklebung der Batteriepole in Kunststoffbeuteln abgegeben werden. Schwerere Akkus ab 500 g gelten als Gefahrgut und benötigen spezielle UN-zertifizierte Behälter. Für beschädigte Akkus gelten Sonderbestimmungen zur Entsorgung.
- Recycling: Obwohl technisch möglich, ist die Rohstoffrückgewinnung aus Lithium-Ionen-Akkus aufgrund unterschiedlicher Bauweisen und komplexer Materialverbindungen noch immer aufwendig und teuer – dennoch essenziell für den Umwelt- und Ressourcenschutz.
Erfahren Sie im weiterführenden Ratgeber alle Details zur sicheren und rechtskonformen Entsorgung: Lithium-Ionen-Akkus richtig entsorgen und recyceln
FAQ zu Lithium-Ionen-Akkus
Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus unterscheidet sich je nach Hersteller, Akkumodell und chemischer Zusammensetzung. Bei fachgerechter Anwendung, Lagerung und Aufladung können Sie Lithium-Akkus von Jungheinrich beispielsweise für 800 bis maximal 3000 Ladezyklen verwenden.
Durch die kontinuierliche Verbesserung und Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien überwiegen vor allem die Vorteile bei der Batterietechnologie. Dennoch gibt es einige Nachteile:
· Es besteht Brandgefahr durch das reaktionsfreudigeLithium bei unsachgemäßer Lagerung und Ladung sowie bei Beschädigung des Lithium-Ionen-Akkus.
· Die beste Einsatztemperatur für Lithium-Ionen-Akkus liegt zwischen 0 °C und +35 °C. Außerhalb dieses Bereichs nehmen sowohl Leistung als auch Lebensdauer ab.
· Die Gewinnung der verbauten Rohstoffe wie Kobalt, Aluminium und Lithium ist umweltschädlich und findet in vielen Abbau-Regionen unter ausbeuterischen Arbeitsbedingungen statt.
· Die hochreaktiven Bauteile einer Lithium-Batterie sind als Sondermüll klassifiziert, der entsprechend entsorgt werden muss. Ein optimales Recyclingverfahren zur Rückgewinnung aller Rohstoffe befindet sich noch in der Entwicklung.
Eine Lithium-Ionen-Batterie ist an der (freiwilligen) Kennzeichnung „Li“ oder „Li-Ion“ zu erkennen. Häufig wird auch die Bezeichnung „Lithium Battery“ genutzt.
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