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E-Bike Akku

Die Akku’s sind ein wichtiger Bestandteil jedes E-Bikes, hier erhalten Sie nützliche Informationen rund um das Thema. Akku ist nicht gleich Akku. Es gibt gewaltige Qualitätsunterschiede je nach verwendeten Materialien.

Eigenschaften (Lithium-Ionen & Lithium-Polymer bzw. Li-Ion-Gel-Akkus):

Lithium-Ionen Akkus (auch Li-ion)

Versorgen Motoren mit hohem Energiebedarf, für die herkömmliche Nickel-Cadmium- bzw. Nickel-Metallhydrid-Akkus zu schwer oder zu gross wären. Li-Ionen-Akkus kennen keinen Memory-Effekt und haben eine geringe Selbstentladung. Der Wirkungsgrad, also das Verhältnis zwischen Entlademenge zu Lademenge, liegt beim Lithium-Ionen-Akku aufgrund der hohen Beweglichkeit der Lithiumionen und des dadurch bedingten niedrigen Innenwiderstands bei ca. 96 %.

Lithium-Polymer-Akkus (auch Li-Poly oder Li-Po)

Sind eine Weiterentwicklung des Lithium-Ionen-Akkus. Die folgende Beschreibung betrifft einen Akkutyp, der korrekterweise besser als Li-Ion-Gel-Akkus bezeichnet werden sollte, da die mit flüssigem Elektrolyt getränkte Polymer-Schicht letztlich in ihren Eigenschaften einem Gel ähnelt. Daneben gibt es noch „echte“ Li-Ion-Polymer-Akkus, die gänzlich ohne flüssiges Elektrolyt auskommen. Aufgrund der bei Zimmertemperatur recht schlechten elektrischen Eigenschaften von Feststoff-Polymer-Elektrolyten kann dieser Akkutyp jedoch nur bei höheren Temperaturen (ca. 40 – 80° C) eingesetzt werden. Solche Akkus kommen daher ausschließlich für Spezialanwendungen in Betracht.


Wie beim Lithium-Ionen-Akku besteht die Kathode (negative Elektrode) aus Graphit, die Anode aus Lithium-Metalloxid. Im Gegensatz dazu enthalten Lithium-Polymer-Akkus aber keinen flüssigen Elektrolyten, sondern einen auf Polymerbasis, der als feste bis gelartige Folie vorliegt. Die Komponenten des Akkus – Stromzuführung, negative Elektrode, Elektrolyt, positive Elektrode – lassen sich preiswert als Schichtfolien mit einer Dicke von weniger als 100 Mikrometer herstellen. Die Bauform der Lithium-Polymer-Akkus unterliegt praktisch keinen Beschränkungen. Durch seine besonderen chemischen Eigenschaften erreicht der feste Lithium-Polymer-Akku höhere Energiedichten als ein Lithium-Ionen-Akku und somit eine Reichweitenerhöhung von ca. 50-70%.

Lithium-Polymer-Akkus sind elektrisch und thermisch empfindlich: Überladen, Tiefentladen, zu hohe Ströme, Betrieb bei zu hohen (größer 60 °C) oder zu niedrigen Temperaturen (kleiner 0 °C) und langes Lagern in entladenem Zustand schädigen oder zerstören die Zelle in den meisten Fällen. Lithium-Polymer-Akkus können sich bei Überladung entzünden oder auch verpuffen – daher ist zur Ladung unbedingt ein für diesen Akku konstruiertes beziehungsweise ein spezielles Li-Akku-Ladegerät (I/U-Verfahren) zu verwenden.

Betriebs- und Umgebungstemperatur:

Da bei Kälte die chemischen Prozesse (auch die Zersetzung des Akkus bei der Alterung) langsamer ablaufen und die Viskosität der in Li-Zellen verwendeten Elektrolyte stark zunimmt, erhöht sich auch beim Lithium-Ionen und Li-Po Akku bei Kälte der Innenwiderstand, womit die abgebbare Leistung sinkt. Zudem können die verwendeten Elektrolyte bei Temperaturen um −25 °C einfrieren. Manche Hersteller geben den Arbeitsbereich mit 0–40 °C an. Optimal sind 15–30°.

Unter 5 °C kann durch den erhöhten Innenwiderstand die Leistung so stark nachlassen, dass sie nicht lange für den Betrieb ausreicht, ein plötzliches Akkuversagen -je nach Qualität der Akkuzellen- kann die Folge sein! Wenn Sie trotzdem bei weniger als 5° Aussentemperatur fahren, so gilt die Empfehlung bei jeder Gelegenheit den Akku rauszunehmen und in einem warmen Raum zu stellen. Elektrofahrräder mit herausnehmbaren Akku sind gegenüber der fest eingebauten zu bevorzugen.

Eine andere Schutzmassnahme gegen Kälte ist eine kompakte und um den Akku eng anliegende, in einer Art „Stoff-Neopren“ Tasche mit Reissverschlussmechanismus anzufertigen.

Lebensdauer:

Die nutzbare Lebensdauer beträgt mehrere Jahre; allerdings ist dies stark von der Nutzung und den Lagerungsbedingungen abhängig. Meist wird eine Lebensdauer beim Li-Ion Akku von ca. 500- oder ca. 3 Jahre, Li-Po Akkus ca. 600-800 Ladezyklen, dies ergäbe eine Lebensdauer von ca. 4 Jahren. Die Alterung eines Li-Ionen bzw. Li-Po-Akkus hängt mehr von seinem Produktionsdatum als von der Anzahl der Lade-/Entladezyklen ab. Ein älterer Akku wird daher – im Gegensatz zu anderen Akkutypen – allein aufgrund seines Alters eine geringere Kapazität als ein neuerer Akku aufweisen. Hohe Lager-/Betriebstemperaturen, hohe Lade-/Entladeströme und häufige Tiefentladungen verkürzen die Lebensdauer.

Idealer Ladungszustand zum Lagern des Akkus:

Es ist empfehlenswert, Li-Ionen & Li-Po-Akkus „flach“ zu zyklen, wodurch sich deren Lebensdauer verlängert. Das Entladen unter 40 % sollte vermieden werden, da es bei „tiefen Zyklen“ zu grösseren Kapazitätsverlusten aufgrund irreversibler Reaktionen in den Elektroden kommen kann. Der Akku altert schneller, je höher seine Zellenspannung ist, daher ist es zu vermeiden, einen Li-Ion oder Li-Po Akku ständig 100 % geladen zu halten, idealer Lagerladezustand ist zwischen 40-50%. Wenn die Lagerung des Akkus länger als 3 Monate dauert, sollte man diesen ca. 1-2 Stunden am Ladegerät anschliessen, damit der Ladezustand wieder auf ca. 40-50% hochkommt. Im Frühling wenn die Saison beginnt, kann man dann der Akku den vollen Ladezustand herstellen. Diese Massnahme erhöht die Lebensdauer des Akkus beträchtlich!
NB: Optimale Ladeergebnisse erreicht man bei Raumtemperatur (18°-22°).

Ladegeräte:

Herkömmliche Li-Ionen & Li-Po-Akkus dürfen nur mit einer speziellen Ladeschaltung geladen werden. Die Elektronik steuert den ladungsabhängigen Ladestrom und überwacht insbesondere die exakt einzuhaltende Ladeschlussspannung. Auch bei vorhandener interner Schutzschaltung sollte nur mit passenden Geräten geladen werden.

Bei allen Elektrovelos werden solche Ladegeräte mitgeliefert, die Akkus dürfen nur mit diesen geladen werden!

TemperaturLithium-ion
40% Ladezustand

(empfohlener Lagerzustand) Wiederherstellbare Kapazität nach 1 Jahr Lagerung
Lithium-ion
100% Ladezustand

(typischer Lagerzustand durch Benutzer)
Wiederherstellbare Kapazität nach 1 Jahr Lagerung
Nickel-basierend
Wiederherstellbare Kapazität nach 1 Jahr Lagerung
0° Celsius98% 94%99%
25° Celsius96%80%97%
40° Celsius85%65%95%
60° Celsius75%60% (nach 3 Monaten)70%

Quelle:
Original-Bericht auf http://www.brego.ch

 

 

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