Lithium-Polymer-Akkumulator

Weiterentwicklung der Li-Ion-Akkus

Lithium-Polymer Batterien sind im Prinzip wir folgt aufgebaut :

- Lithium Metall Folie = Anode/ - Elektrolyt in Polymermatrix = Separator/ - Metalloxid in Polymermatrix = Kathode/ - Metallfolie = Stromleiter.

Metallisches Lithium zeichnet sich mit - 2.96 Volt durch den niedrigsten Wert in der Volta'schen Spannungsreihe aus; hierdurch ist das höchste Potential zu jedem Kathodenmaterial gewährleistet. Die tatsächliche Spannung wird vom aktiven Anteil der Kathode bestimmt und kann zwischen 0.5 und 4 Volt liegen; die Nennspannung einer solchen Batterie liegt meist bei 3 Volt. Die feste Polymermatrix gewährleistet gegenüber Flüssigsystemen eine deutliche höhere Sicherheit (im Gegensatz zu den traditionellen Akkutypen beinhalten sie kein flüssiges, sondern ein festes Elektrolyt).

Die verschiedenen Schichten eines Akkus müssen nicht mehr zu Zylindern gerollt oder zu quaderförmigen Paketen gestapelt werden. Statt dessen kann man den Akku wie eine flache Matte beliebiger Form ausbreiten. Auch mehrere Lagen sind möglich. Die Dicke einer solchen Zelle ist wie die Dickenverhältnisse der einzelnen Folien von der Anwendung bestimmt. Als Richtwert kann man ca. 100 mm annehmen. Das gestattet eine optimale Raumausnutzung in Notebooks, Mobiltelefonen und anderen Geräten. Durch seine besonderen chemischen Eigenschaften erreicht der „feste“ Li-Polymer-Akku außerdem höhere Energiedichten als ein Li-Ion-Akku.

Wichtige Kennzahlen sind

- spezifische Energie = ca. 140 Wh/kg - elektrische Leistung = ca. 300 W/kg.

Mit diesen Werten sind Li-Polymer Batterien allen anderen Batterien weit überlegen. Eine weite Verbreitung ist bisher durch relativ hohe Kosten nicht möglich geworden.

Dennoch weist das feste Elektrolyt einen gravierenden Nachteil auf: es liefert erst ab einer Betriebstemperatur von rund 60°C wirklich ausreichend Energie. In modernen Li-Polymer-Akkus kommt deshalb als Elektrolyt ein Gel zum Einsatz, das bereits bei Raumtemperatur seine volle Leistungsfähigkeit erreicht.