Wie funktioniert der Lithium-Ionen-Akkumulator?

Ein Lithium-Ionen-Akkumulator (Li-Ionen-Akku) ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher, der in vielen modernen elektronischen Geräten wie Smartphones, Laptops und Elektrofahrzeugen verwendet wird. Hier ist eine grundlegende Erklärung, wie er funktioniert:

1. **Aufbau**: Ein Li-Ionen-Akku besteht aus einer Anode (meist aus Graphit), einer Kathode (oft aus Lithium-Metalloxid), einem Elektrolyten (eine flüssige oder gelartige Substanz, die Ionen leitet) und einem Separator (eine Membran, die Anode und Kathode trennt, aber Ionen durchlässt).

2. **Laden**: Beim Laden des Akkus werden Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode durch den Elektrolyten bewegt. Elektronen fließen gleichzeitig durch einen externen Stromkreis von der Kathode zur Anode, um die Ladung auszugleichen. Die Anode speichert die Lithium-Ionen in ihrer Struktur.

3. **Entladen**: Beim Entladen des Akkus bewegen sich die Lithium-Ionen zurück von der Anode zur Kathode durch den Elektrolyten. Die Elektronen fließen durch den externen Stromkreis von der Anode zur Kathode und liefern dabei elektrische Energie an das angeschlossene Gerät.

4. **Elektrochemische Reaktionen**: Die grundlegenden elektrochemischen Reaktionen, die in einem Li-Ionen-Akku ablaufen, sind:
- **Anode (beim Entladen)**: \( \text{LiC}_6 \rightarrow \text{C}_6 + \text{Li}^+ + e^- \)
- **Kathode (beim Entladen)**: \( \text{Li}_{1-x}\text{CoO}_2 + x\text{Li}^+ + xe^- \rightarrow \text{LiCoO}_2 \)

5. **Vorteile**: Li-Ionen-Akkus haben eine hohe Energiedichte, eine geringe Selbstentladung und keinen Memory-Effekt, was sie sehr effizient und langlebig macht.

6. **Sicherheit**: Moderne Li-Ionen-Akkus sind mit verschiedenen Sicherheitsmechanismen ausgestattet, um Überladung, Überhitzung und Kurzschlüsse zu verhindern.

Weitere Informationen zu Lithium-Ionen-Akkumulatoren findest du auf [Wikipedia](https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Akkumulator).