Memory-Effekt irritiert Ladegeräte 16.04.2013, 12:20 Uhr

Lithium-Batterien machen vorzeitig schlapp

Ausgerechnet der sicherste Akku-Typ hat einen entscheidenden Nachteil: Er verliert an Speicherkapazität. Schuld daran ist der sogenannte Memory-Effekt. Er wurde nun auch bei Lithium-Ionen-Batterien nachgewiesen. Intelligente Elektronik soll das beheben.

Eine Lithium-Ionen-Batterie im Forschungslabor der Universität Duisburg-Essen (UDE).

Eine Lithium-Ionen-Batterie im Forschungslabor der Universität Duisburg-Essen (UDE).

Foto: UDE

Die Autoindustrie will Elektrofahrzeuge mit Lithium-Eisenphosphat-Akkus ausstatten. Anders als die Lithium-Varianten, die schon manch ein Notebook in Flammen setzten, gilt dieser Typ als völlig sicher. Und er verträgt, wichtig bei der mobilen Nutzung, hohe Lade- und Entladeströme.

Doch er hat seine Tücken, wie Wissenschaftler des schweizerischen Paul Scherrer Instituts (PSI) und des japanischen Herstellers Toyota herausfanden. Wenn er immer nur teilweise entladen wird, stellt sich ein fataler Memory-Effekt ein, der bisher immer ausgeschlossen worden war. Die Batterie scheint sich zu merken, dass stets nur ein Teil ihrer Speicherkapazität entnommen wird und signalisiert dem Ladegerät über einen minimalen Spannungsabfall, dass es den Ladeprozess abbrechen kann, lange bevor die Batterie wieder voll ist. Zudem sinkt auch die Arbeitsspannung. Damit reduziert sich ihr Energieinhalt und damit die Reichweite des Fahrzeugs.

Normalzustand erst nach langer Ruhepause

Die Batterie kehrt erst wieder in den Normalzustand zurück, wenn sie viele Stunden lang in Ruhe gelassen wird, also weder Strom liefern noch empfangen muss. Nicht gerade optimal für die Versorgung eines Elektroautos. Noch schlechter geeignet sind sie für den Einsatz in Hybridfahrzeugen, also Autos, die einen Verbrennungs- und einen Elektromotor haben. Bei jedem Bremsen wird ein bisschen Energie in die Bordbatterie geleitet, die beim starken Beschleunigen wieder abgerufen wird. Das verstärkt noch den Memory-Effekt.

Petr Novák, Leiter der Sektion für elektrochemische Energiespeicherung am PSI, hält den Einsatz von Lithium-Eisenphosphat-Akkus in Autos dennoch für möglich.

Professor Petr Novak

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Quelle: Scanderbeg Sauer Photography

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Dazu müssten die heutigen Ladegeräte, die winzige Spannungsänderungen der Batterien falsch interpretieren und den Ladevorgang abbrechen, mit zusätzlicher Intelligenz ausgestattet werden.

Sie müssten die wechselnde Frequenz von Lade- und Entladevorgängen in den Entscheidungsprozess einbeziehen. Für die Ingenieure komme es jetzt darauf an, „den richtigen Umgang mit dem eigentümlichen Gedächtnis der Batterie zu finden“, meint Novák.

Akku-Alternative ist zu gefährlich

Auf andere Lithium-Typen auszuweichen empfiehlt sich wegen der Brandgefahr nicht. Die Autohersteller werden sich vor allem hüten, Lithium-Kobaltoxid-Akkus einzusetzen. Diese speichern pro Gewichtseinheit zwar die meiste Energie, sind aber anfällig gegen Überladung und hohe Stromentnahme. Dadurch entflammen sie leicht.

Das hat Boeing schmerzhaft erfahren. Das jüngste Modell des US-Konzerns, der Dreamliner, wurde ausgerechnet mit diesem gefährlichen Akku ausgestattet. Deshalb haben die Flugzeuge seit Wochen keine Starterlaubnis mehr.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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